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独塔斜拉桥初始索力研究

王俊  
【摘要】:独塔斜拉桥凭借其优越的跨越能力,良好的受力体系以及创新的结构形式,已经成为现代小跨径桥梁工程中发展最快,最有竞争力的桥型之一。独塔斜拉索索力对梁体的内力影响非常明显,对控制全桥的受力状态起着极其重要的作用。因此,确定合理的成桥索力状态及施工控制索拉力(即初始索拉力)的意义非常重要。如何合理地确定大桥的索力,使独塔斜拉桥处于合理地受力状态,已成为斜拉桥设计中的关键问题。独塔双跨式是斜拉桥一种常见布置方式,在跨越中小河流及城市道路中的应用如今很广泛,所以对独塔斜拉桥进行索力设计的研究是十分具有实际工程意义的。 本文以江西省鹰潭市信江大桥为研究模型,借用大型有限元软件MIDAS/CIVIL,建立大桥的仿真模型进行分析计算,在比较目前国内外的各种确定合理成桥状态的方法的基础上,选择运用了现代独塔斜拉桥设计中最常用的最小弯曲能量法确定了合理的成桥状态,比较分析了不同途径得到的最小弯曲能量法下的合理的成桥索力状态,并将斜拉桥索力与其他荷载工况进行荷载组合,对结构状态(内力、位移)进行查看分析,将得到的索力大小进行优化调整,得到最终合理成桥状态。在施工阶段分析中,本文为了避免倒拆分析的繁琐,尤其是结构预应力、混凝土收缩、徐变、拉索垂度效应等材料和几何非线性等因素引起的正装和倒拆的索力不闭合问题,选择运用正装分析法确定施工阶段控制索力的大小,同时比较分析了考虑未闭合配合力的正装分析法和正装迭代法,运用有限元软件MIDAS/CIVIL,进行反复的分析验算,最终得到合理的施工控制索力,不仅满足了施工状态安全性的要求,同时也与理想成桥状态很好地吻合起来。 通过本文的研究,为最小弯曲能量法在独塔斜拉桥合理成桥索力确定中的应用及正装分析法在施工控制索力中的应用提供了一定的参考。


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