大跨度斜拉橋索力優(yōu)化和線形控制研究.pdf

1、斜拉橋是一種經(jīng)濟、合理、美觀的橋型。隨著高強度材料的使用，結(jié)構(gòu)分析方法的進步，以及施工手段的改善，斜拉橋在上世紀90年代得到快速發(fā)展。隨著跨度的不斷增大、結(jié)構(gòu)形式的多樣化，斜拉橋不但在大跨度領(lǐng)域開始與懸索橋展開競爭，而且在中小跨徑也開始與其它橋型展開競爭?？缍鹊牟粩嘣龃蠹皹蛐偷亩鄻踊?，給設(shè)計和施工帶來了許多新的課題。結(jié)合金塘斜拉橋，本文對下述問題進行了研究： (1)斜拉索自重產(chǎn)生的垂度引起拉索的非線性行為，由均布豎向荷載作用下拉

2、索的平衡方程和自重作用下拉索的平衡方程，得到拉索的形狀為懸鏈線，通過幾種不同的解法，包括無彈性解，有彈性解，有限元解，或?qū)⒗髟诤奢d作用下的形狀簡化為拋物線，可以得到不同拉力作用下拉索的長度。選取金塘大橋的長、中、短索各一根，采用不同的計算解法，得到不同拉力作用下拉索的長度，并且比較各種方法的差別，得到相應(yīng)的結(jié)論。 (2)斜拉索的垂度與施加荷載成非線性關(guān)系，通過斜拉索的荷載-位移曲線，可以得到斜拉索的剛度。在有限元分析中，通常將

3、拉索用桁架單元來模擬，而斜拉索的幾何非線性通過等效彈性模量來考慮，為了對比Tang公式與本文公式，建立兩者的荷載-位移曲線，得出兩者曲線十分接近；同時由兩公式所表達的拉力與彈性模量之間的關(guān)系呈非線性。斜拉索的垂度對其自身彈性模量有影響，而且拉索的垂度還會使拉索的傾角和索力發(fā)生變化。推導(dǎo)出拉索傾角的修正公式，以及對垂度影響進行索力修正計算。 (3)確定合理成橋狀態(tài)的標準，提出索力優(yōu)化的基本概念，同時介紹斜拉橋成橋恒載初始索力的求解

4、方法，以金塘大橋為工程背景，運用各種方法確定恒載初始索力，并比較各種方法的優(yōu)點和局限性，從而確定一種綜合方法得到合理的成橋索力。 (4)介紹了斜拉橋不同的施工方法，同時論述了施工過程分析方法，包括正裝法、倒拆法，正裝一倒拆迭代法，無應(yīng)力狀態(tài)法，實時跟蹤法；根據(jù)金塘大橋施工階段劃分若干計算階段，采用有限元軟件，運用考慮幾何非線性的倒拆分析方法對各個施工階段進行仿真，從而確定各個施工階段的索力，控制斜拉橋主梁的線形。通過繪制施工階段