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自锚式悬索桥力学特性分析

司洋  
【摘要】: 本文以朝阳市黄河路自锚式悬索桥为工程背景,采用大型有限元计算软件MIDAS/CIVIL建立全桥有限元模型,分析自锚式悬索桥的静力特性、稳定性和动力特性等问题。 本文首先介绍了弹性理论、挠度理论和有限位移理论等悬索桥计算理论的基本假定、计算公式和适用范围,基于上述的有限位移理论,详细叙述了自锚式悬索桥计算模型的建立过程和模拟的关键点,指出该模型可用于静力、稳定和动力方面的分析研究;其次通过数次迭代,计算了结构成桥阶段的内力和变形,得到了较为合理的成桥状态,在此基础上,计算了结构在活载、温度荷载和风荷载等荷载组合作用下主要控制截面的应力与挠度,并考虑了不同结构参数的变化对自锚式悬索桥恒载和活载效应的影响;再次探讨了稳定问题的相关理论及求解方法,主梁稳定计算时为了验证推导的解析式是否正确,分别采用解析法和有限元法计算主梁的一阶稳定系数,通过以上两种计算方法得到的结果比较接近,说明计算采用的解析式具有一定的合理性。主塔稳定计算结果表明主塔的一阶稳定系数要小于主梁的,说明主塔与主梁相比更易发生失稳。然后考虑了各种影响因素对于自锚式悬索桥主梁和主塔稳定系数的影响;最后计算了自锚式悬索桥的自振特性,并与采用同一跨径和结构参数的地锚式悬索桥进行比较,分析了结构参数变化对自锚式和地锚式悬索桥竖向、横向和扭转振动频率的影响。


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