【摘 要】
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大跨度钢箱梁斜拉桥是由塔、加劲梁、索三种基本构件组成的高次超静定柔性结构体系。塔、梁受力呈压弯状态,索呈受拉状态,且其成桥内力状态具有多样性、结构受力呈非线性。本
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大跨度钢箱梁斜拉桥是由塔、加劲梁、索三种基本构件组成的高次超静定柔性结构体系。塔、梁受力呈压弯状态,索呈受拉状态,且其成桥内力状态具有多样性、结构受力呈非线性。本文是以江西九江长江二桥的初步设计方案为背景,首先介绍了斜拉桥非线性分析的基本理论和数值分析方法,然后应用大型通用有限元软件ANSYS根据初步设计方案,采用APDL命令,建立空间有限元分析模型,运用应变迭代方法确定合理成桥状态,计算分析了三个非线性效应(垂度效应、大变形效应、梁柱效应)及其各组合效应在成桥状态、全桥满载及中跨满载时对整桥内力和变形的影响,最后在漂浮体系成桥状态的条件下,还进行了漂浮体系、半漂浮体系、固结体系在荷载作用下的静力分析。本论文的主要结论如下:(1)成桥状态下,斜拉索垂度效应产生的非线性效应影响最大,是导致大跨度斜拉桥结构几何非线性的主要因素,结构的大变形效应影响次之,桥塔和主梁的梁一柱效应影响最小。(2)不同荷载工况下的计算结果分析表明,在中跨满载时桥塔的偏位和内力、主梁的位移和内力以及斜拉索的轴力均较其他工况为不利,但均满足《公路桥涵通用设计规范》(JTG D60-2004)及其他相关规范的要求。(3)在行车荷载作用下,各非线性工况结构的大变形效应影响最大,斜拉索垂度效应产生的非线性效应影响次之,桥塔和主梁的梁一柱效应影响最小;且各效应引起的非线性结果并不完全趋于同一方向。(4)随着体系从固结体系到半漂浮体系再到漂浮体系,传力途径在改变,有从梁→索→墩逐渐向梁→索→塔转移的趋势,对飘浮体系而言,传力途径是梁→索→塔。它的特点是梁的水平位移大。本论文的完成,可以为斜拉桥的设计、施工及科研提供参考依据。
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