空间缆索体系自锚式悬索桥结构特性研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文空间缆索体系自锚式悬索桥结构特性研究姓名：程章宏申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：顾萍20090301摘要自锚式悬索桥作为悬索桥家族中的一个重要成员，由于将主缆直接锚固在加劲梁的两端，不再需要修建庞大的锚碇结构，从而克服了传统的地锚式悬索桥因锚锭所导致的种种局限。同时它又保留了悬索桥结构合理，外形美观这些优良基因，使得它在60m,-、-400m这一跨度范围内，成为一种极具竞争力的桥型。本文以杭州江东大桥为研究对象，对自锚式悬索桥成桥阶段的受力特性展开比较全面的分析，主要研究内容如下：1)借助有限元软件Midas／Civi1建立双主梁模型，分析自锚式

2、悬索桥成桥运营阶段静力特性。这一部分首先研究了该桥型在各种荷载下的静力计算理论及方法，继而在总结该类型桥梁的成桥状态计算方法之后提出了考虑几何非线性的“修正刚度迭代法"，并对江东大桥的成桥状态进行了计算。2)分析江东大桥的稳定安全性能。在分析现有的自锚式悬索桥第一类及第二类稳定的计算理论及方法后，用上述双主梁模型通过有限元软件Midas／Civil计算分析江东大桥的稳定性能，并分别推导了空间缆索自锚式悬索桥主梁与主塔的稳定简化计算公式，以江东大桥为例分析了简化公式和有限元软件两种方法的计算结果，证明了所得公式的可用性。3)借助通用有限元软件ANSYS建立锚固区的精细板壳模型对自锚式悬索桥局部锚

3、固区的受力性能进行研究。该部分首先研究了锚固区各板件在正常承载状况下的应力分布情况，进而选定板件考虑塑性变形的应力应变关系模型，研究锚箱的板件进入屈服阶段后的变形行为，并最终计算其极限承载能力。文章最后总结了各个计算过程的结论，并对其中的不足提出进一步研究的建议。关键词：自锚式悬索桥成桥状态静力行为稳定性能锚固区极限承载能力AbstraetAbstractSelf-anchoredSuspensionbridge，asoneimportantmemberoftheSuspensionBridgefamily,hasbeenfounditsapplicationbyfixingthemainca

4、blestotheendofthestiffeninggirderstoavoidusingthehugeanchorsuchasinthetraditionalCOnstruction．SOthatthebridgefleesitselffromlotsofstructuralrestrictionsorlimitsascomparedwiththosesuspensionbridgesground—anchored．Besides，theself-anchoredsuspensionbridgealsoinheritsmanymeritsfromthetraditionalground．a

5、nchoredsuspensionbridge，suchasreasonableconfiguration、elegantappearanceetc．Possessingtheseadvantages，theself-anchoredsuspensionbridgenOWhasbeenrecognizedasoneofthemostcompetitivebridgetypeswhentherequiredspanofabridgerangesfrom60to400metres．Thethesisisanumericalstudyofbehaviorandmechanicalcharacteri

6、sticsoftheself-anchoredsuspensionbridgeinitsfullcompletedformbasedontheHangzhouJiangdongBridge．Themainworkissummarizedasthefollows：1)Atwin．girdermodelisestablishedbymeansoftheFEAsoftwareMidas／Civil，andmestaticbehavioroftheself-anchoredsuspensionbridgeisanalyzed．Inthissection．firstlythestaticcomputat

7、ionaltheoryandmethodsarestudied，andthenemphasisispaidindevelopingthemethodof“irritationusingupdatedstiffness”，whichisanewwaytodeterminethecompletionstateofthebridge．Themethodisappliedinanalyzingmechan