斜塔斜拉桥结构受力与影响参数分析.pdf

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1、分类号:U441;U442.510710-2015112020硕士学位论文斜塔斜拉桥结构受力与影响参数分析郎利鹏导师姓名职称张宏教授申请学位级别工学硕士学科专业名称力学论文提交日期2018年5月7日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学AnalysisofStructuralForcesandInfluenceParametersofCable-stayedBridgesofInclinedTowerAThesisSubmittedfortheMasterDegreeofEngineeringCandidate：LangLipengSup

2、ervisor：Prof.ZhangHongChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着桥梁结构设计和建造技术的发展，斜塔斜拉桥因其造型优美、极具张力，而常常作为城市桥梁的标志性建筑并充分体现城市的朝气和活力，当然也是桥梁设计首选桥型之一。但斜拉桥作为一种新型结构组合桥梁，其计算模型的选取和建立直接关系到设计、施工和监控等阶段的准确性和可靠性。因此有必要对其有限元建模方法、技巧进行探讨和研究。本文以西安市浐灞生态区2号主桥为工程实例，首先在充分研究建模方法和技巧的基础上建立其计算模型，其次对成桥模型在静力、动力和抗震三个方面产

3、生的效应进行计算，并将计算结果与该桥梁的荷载试验实测数据进行对比分析，充分验证计算模型的完整性、可靠性和准确性，最后再以荷载试验结果验证该桥设计的合理性及桥梁结构本身的安全稳定性。同时在已建好的成桥模型上进行了：（1）塔梁弹性连接刚度参数设计方案对比分析，（2）主跨侧无索区长度参数设计方案对比分析，（3）分别利用影响矩阵法与综合法进行成桥索力计算和误差分析三个方面的探讨和研究。其结果为同类桥的设计和施工提供一定的参考和指导意义。本文研究和探讨的主要工作和结论及建议如下：（1）归纳有限元模型方法，并对桥梁各结构部件及边界条件模拟，建立有限元模型。（2）

4、通过静力、动力和抗震特性分析，验证了建立的计算模型是合理的和可靠的；通过荷载试验实测数据与模型计算结果对比分析验证了该计算模型是准确的，同时也验证了桥梁结构本身是安全稳定的，即桥梁各部件强度和刚度满足设计要求；拉索与结构本身协同受力性能良好，桥梁整体性能、抗扭刚度和动刚度良好。另外抗震分析结果表明，建议对该桥主塔横向设置限位器，对主梁设置轴力减弱装置（即止推箱）。6（3）塔梁弹性连接刚度参数对比分析结果表明，其参数选取2.7×10kN/m相对合理；主跨侧无索区长度参数对比分析结果表明，其无索区长度比值在0.12～0.33（无索区长度/主跨跨径）之间选

5、取较为合理。（4）利用影响矩阵法与综合法进行成桥索力计算和误差分析，其结果表明，综合法在计算分析方面更为有效。关键词：静动力分析，荷载试验，弹性连接，无索区长度，影响矩阵法IAbstractWiththedevelopmentofbridgestructuredesignandconstructiontechnology,theinclinedtowercable-stayedbridgebecomethelandmarkofurbanbridgedesignandfullyreflectthevitalityandvigorofthecityasi

6、tssleekshapeandgreattension.Ofcourse,itisoneofthepreferredbridgesinbridgedesign.Butthecable-stayedbridgeasanewtypeofstructuralcompositebridge,itscalculationmodelisdirectlyrelatedtotheaccuracyandreliabilityofdesign,construction,andmonitoring.Therefore,itisnecessarytostudythemeth

7、odsandtechniquesoffiniteelementmodeling.ThispapertakestheNo.2mainbridgeofXi'anChanBaEcologicalDistrictasanengineeringcase.Firstly,itbuildsitscalculationmodelbasedonfullstudyofmodelingmethodsandtechniques.Secondly,ithaseffectsonthestatics,dynamicsandearthquakeresistanceofthecomp

8、letedbridgemodel.Calculateitandcomparetheresultswithth