三塔自锚式悬索桥结构性能分析

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1、分类号:U44,U4510710-2015121068硕士学位论文三塔自锚式悬索桥结构性能分析王运航导师姓名职称贺拴海教授申请学位类别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月14日学位授予单位长安大学StructuralPerformanceAnalysisofThree-towerSelf-anchoredSuspensionBridgeAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangYunhan

2、gSupervisor：Prof.HeShuanhaiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着时代的发展，桥梁美学备受重视，自锚式悬索桥以其柔顺的线条、优美的外观、良好的经济性和对地形地质状态的适应性，逐渐得到桥梁工程师的青睐。自锚式悬索桥主缆锚固在加劲梁两端，其受力特性与地锚式悬索桥有极大的差别，而我国自锚式悬索桥发展较晚，尤其对多塔自锚式悬索桥的理论研究还不够深入，工程建设也相对较少。本论文以一座在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景，利用Midas-civil有限元软件建立

3、全桥分析模型，对三塔自锚式悬索桥结构性能进行分析研究，主要研究内容如下：概述了自锚式悬索桥的结构特点及优缺点，阐述了国内外自锚式悬索桥的发展历程，列举了国内外已建成或在建的自锚式悬索桥实例，对悬索桥计算理论和分析方法做了详细介绍。结合工程实例，建立自锚式悬索桥有限元模型，通过对主缆线形、主缆无应力索长、吊索无应力索长、成桥吊索力等参数分析，确定悬索桥有限元模型合理成桥状态，经计算与设计值误差较小，符合结构安全需求。对施工及成桥状态下桥塔受力特性进行分析，建立Abaqus实体有限元模型，给出了桥塔改进措

4、施；对于吊索张拉过程，通过对吊索力、桥塔受力、主梁受力、主缆线形和主缆受力进行详细分析，表明吊索张拉过程中结构受力安全，满足规范及结构安全需求。对于成桥状态，通过对主缆、吊索和加劲梁受力分析，在恒载和活载作用下，该桥受力性能较为理想，安全储备充分，满足安全要求。对于三塔自锚式悬索桥，对结构关键设计参数中塔纵向抗弯刚度进行结构受力性能分析，得到了中塔刚度对桥梁结构受力的影响规律，给出了中塔刚度的合理取值范围；通过对加劲梁不同纵向和竖向约束方式对比分析，研究了不同支承方式对加劲梁、桥塔和主缆受力性能的影响

5、。研究表明：对于多塔自锚式悬索桥在中塔处设置加劲梁竖向支承，纵桥向设置纵向限位装置，如弹性索、阻尼器等方式对结构整体受力性能比较有利，并针对本桥给出了弹性索装置合理刚度范围。关键词：多塔自锚式悬索桥，有限单元法，受力分析，吊索张拉，结构体系IAbstractWiththedevelopmentofthetimes,bridgeaestheticsispaidmoreattention.Self-anchoredsuspensionbridgehasastrongadvantageinbridgetyp

6、eselectionbecauseofitssmoothlines,beautifulappearance,goodeconomyandadaptabilitytotopographicandgeologicalconditions,andgraduallygainingthefavorofbridgeengineers.Asforself-anchoredsuspensionbridge,themaincableanchorsatbothendsofstiffenedbeam,soithasgrea

7、tdifferencefromthatofground-anchoredsuspensionbridge,buttheself-anchoredsuspensionbridgeinourcountryhasdevelopedrelativelylate,especiallythetheoreticalresearchandengineeringconstructionofmulti-towerself-anchoredsuspensionbridgeisrelativelyfewandnotdeepe

8、nough.Inthispaper,athreetowersself-anchoredsuspensionbridgeunderconstructionistakenastheengineeringbackground.ThefullbridgeanalysismodelisestablishedbyMidas-civilfiniteelementsoftware,andthestructuralperformanceofthreetowersself-