【摘要】：混合梁斜拉橋的主梁由兩種不同的材料組成,主跨主梁整體或部分為自重較小的鋼梁,具有跨越能力大的優(yōu)點(diǎn);其余梁體為自重較大的混凝土梁,對(duì)斜拉橋整體起到錨固和壓重作用,并減小主跨梁體的變形和內(nèi)力。大跨斜拉橋作為高次超靜定結(jié)構(gòu),其柔性結(jié)構(gòu)的大變形問(wèn)題以及彎矩和軸力的共同作用使其幾何非線性問(wèn)題變得更加突出,對(duì)其施工階段和成橋階段進(jìn)行幾何非線性分析尤為重要。另一方面,混合梁斜拉橋施工工藝復(fù)雜且施工中存在各種對(duì)橋梁形成目標(biāo)造成影響的因素,如果不能很好消除各種偏差,可能導(dǎo)致斜拉橋成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求不符。因此,對(duì)斜拉橋進(jìn)行參數(shù)敏感性分析十分必要。本文首先介紹了斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對(duì)斜拉橋的幾何非線性研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)。然后闡述了影響斜拉橋幾何非線性的三個(gè)因素,并介紹了幾何非線性方程的三種基本數(shù)值解法。最后以岳口漢江特大橋?yàn)楣こ瘫尘?通過(guò)Midas civil有限元軟件研究不同的幾何非線性因素對(duì)混合梁斜拉橋施工過(guò)程和成橋狀態(tài)下的影響,并在考慮幾何非線性情況下,對(duì)岳口漢江特大橋進(jìn)行參數(shù)敏感性分析,旨在為施工過(guò)程提供參考。研究成果如下:(1)綜合考慮所有幾何非線性效應(yīng)共同作用時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)的影響最大,并且考慮所有幾何非線性因素共同作用,并不等同于單獨(dú)幾種幾何非線性影響效果進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加。(2)相比于成橋狀態(tài),幾何非線性對(duì)最大懸臂施工狀態(tài)影響較大,而成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,受力更為合理,影響相對(duì)較小。另外相比于結(jié)構(gòu)內(nèi)力,幾何非線性對(duì)位移的影響較大,尤其對(duì)于主跨鋼箱梁豎向位移的影響。(3)幾何非線性對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)不同部位的影響程度不同,其對(duì)混合梁斜拉橋重要部位的影響應(yīng)引起重視,例如鋼混結(jié)合段的內(nèi)力變化以及主塔偏位的變化,實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)對(duì)所有幾何非線性因素進(jìn)行考慮。(4)對(duì)成橋狀態(tài)影響較大的施工參數(shù)有鋼箱梁自重、施工荷載、拉索初張拉力和局部溫差,為敏感性參數(shù)�；炷料淞鹤灾�、主梁剛度、拉索剛度和整體升降溫對(duì)成橋狀態(tài)影響很小,為次要參數(shù)。(5)不同的施工參數(shù)變化對(duì)成橋主梁線形影響較大,對(duì)成橋索力影響很小。另外對(duì)主梁線形影響較大的施工參數(shù)為斜拉索初張拉力,當(dāng)拉索初張拉力減少5%時(shí),應(yīng)力增量最大為14.59MPa,累計(jì)位移差最大為266.75mm。(6)不同的施工參數(shù)變化下,中跨鋼箱梁的截面應(yīng)力和線形變化遠(yuǎn)大于邊跨混凝土。另外,主梁下緣應(yīng)力相比于主梁上緣應(yīng)力對(duì)參數(shù)變化更加敏感,施工監(jiān)控過(guò)程中應(yīng)重視控制截面的下緣應(yīng)力的變化。
【圖文】：

圖 3-4 岳口漢江特大橋有限元模型3.2.3 有限元分析工況本文分別考慮 4 種不同的計(jì)算工況，研究不同的幾何非線性效應(yīng)組合對(duì)大跨混合梁斜拉橋施工過(guò)程以及成橋階段的影響，針對(duì)不同的幾何非線性影響因素，可分別對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的修改以進(jìn)行模擬。對(duì)于斜拉索線性分析，即不考慮垂度效應(yīng)，可通過(guò)只受拉桁架單元模擬斜拉索，該單元可忽略拉索的垂度效應(yīng)，再進(jìn)行線性分析。當(dāng)考慮斜拉索的垂度效應(yīng)，可通過(guò) Ernst 公式進(jìn)行折減，在 Midas 模型中通過(guò)使用索單元模擬斜拉索即可考慮垂度效應(yīng)影響。對(duì)于大位移效應(yīng)和梁柱效應(yīng)，，在 Midas 施工階段非線性分析控制選項(xiàng)中有兩種方式進(jìn)行處理[35-36]，分別是考慮大位移非線性分析與僅考慮 P-Delta 效應(yīng)分析。大位移非線性分析綜合考慮梁柱效應(yīng)和大位移效應(yīng)的影響，故本文使用大位移非線性分析選項(xiàng)分析混合梁斜拉橋的非線性效應(yīng)。模型分析使用 C.R 列式

3.3 施工過(guò)程中的幾何非線性影響結(jié)果分析在 4 種不同的計(jì)算工況下，分別通過(guò) Midas 對(duì)混合梁斜拉橋進(jìn)行了施工階段分析，共包含 104 個(gè)施工階段。隨著懸臂施工節(jié)段的增加，即懸臂跨度的增大，斜拉橋幾何非線性效應(yīng)愈加明顯。為研究幾何非線性對(duì)混合梁斜拉橋施工過(guò)程的影響，故選取主跨最大懸臂施工階段進(jìn)行分析，即 18#鋼箱梁施工完畢并張拉相應(yīng)的斜拉索，對(duì)應(yīng) Midas 計(jì)算模型中的施工階段 CS59，如圖 3-5 所示。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U448.27

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本文編號(hào)：2591577