异形独塔单索面斜拉桥索力与结构优化和换索计算分析分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页鼍I———————————I—ll—II———————一一．一．IIIll鼍曼曼曼曼曼曼舅量皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇摘要论文以130+85m异形独塔单索面斜拉桥设计方案为工程背景，采用有限元软件ANSYS和MIDASCivil建立了全桥空间有限元模型，计算分析了独塔斜拉桥的合理成桥状态，对优化模型进行了成桥状态检验和结构参数优化，并基于优化模型进行了桥梁换索过程的计算分析。本文的主要内容如下：(1)针对两种不同的优化目标函数对独塔斜拉桥进行成桥索力优化，从成桥恒载内力、结构位移和支座反力等方面比较分析不同目标函数的优化结果，并与原设

2、计方案对比，提出一组适合于该桥梁方案的合理成桥索力。(2)分别从塔、梁和索的受力和位移等方面考虑，在初步优化模型的基础上进行成桥状态荷载作用检验，根据检验结果对设计方案进行调整。对调整后的设计再次进行成桥状态检验，分析各项荷载组合作用下结构应力和变形。(3)基于优化模型对独塔斜拉桥进行结构参数优化。研究了桥塔倾角、边跨边索锚固位置和主跨梁端无索区长度对结构静力行为的影响，分析参数变化时结构各部分内力和位移的变化规律，提出适合该桥梁方案的主跨梁端无索区长度和桥塔倾角。(4)基于优化模型对独塔斜拉桥进行换索过程计算，分析逐一卸除拉索和卸除两根拉索时，结构各部分在恒载和活载作用下的应力

3、和变形，研究结构各项特征的变化规律，并验证结构在换索情况下的安全性能。关键词：独塔斜拉桥；合理成桥状态；结构参数优化：换索过程分析西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractBasedonthedesignofa130+85munusualshapesinglecableplaneandsingletowercablestayedbridge，3DfiniteelementmodelswasestablishedinthisthesisbyutilizingfiniteelementsoftwareANSYSandMIDASCivil．Analysisofreasona

4、bleinitialtensileforcesofstayed-cableswasconductedandanoptimizationmodelWasestablished．Inspectionsoftheoptimizationmodelunderoperationstateandcablereplacementanalysiswerealsoincludedinthisthesis．Astructuralparameteroptimizationregardingtowerangle，endanchoredcableandthelengthofunsupporteddeckw

5、asconductedbasedontheoptimizationmodel．Themaincontentsofthisthesisareasfollows：(1)Optimizationofinitialcabletensileforcewasconductedbyusingtwodifferentobjectfunctions．ComparisonofdifferentoptimizemethodsWasconductedbyanalyzingforce，displacementsandreactionforcesofeachmodel．Asetofreasonableini

6、tialcabletensileforceWasproposed．(2)Basedontheoptimizedmodelthatestablishedinpart1，inspectionofoperationstatuswasconductedregardingforce，stressanddisplacementsoftower，steelboxgirderandstayed-cable．Adjustmentofcableareaswasconductedbasedontheinspection．Analysisofstressanddisplacementsofadjuste

7、dmodelWasconducted．(3)Astructuralparameteropfimizationofsingletowercable—stayedbridgebasedonmodelthatestablishedinpart2Wasconducted．Thevariationofinnerforce，displacementandreactionforcesregardsthechangeofparameterssuchastowerangle，thesetofend