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随着我国桥梁建设的飞速发展,自锚式悬索桥已广泛用于实际工程中。但是自锚式悬索桥主缆线形计算复杂,在施工过程中存在较强的非线性,为理论分析和施工过程带了困难。本文以潮白河大桥为工程背景,围绕自锚式悬索桥缆索计算的关键技术问题展开研究,采用有限元仿真模拟和计算机编程软件相结合的方式,形成一套适合自锚式悬索桥缆索系统施工监控过程中主缆计算的精确方法,并结合主缆架设阶段的施工监控过程,使得前期做的理论工作得以运用。取得主要成果和结论如下: (1)自锚式悬索桥施工全过程缆索线形计算与软件开发。基于分段悬链线理论、无应力长度不变原理、空缆状态主缆线形与索鞍偏移量计算原理、压缩量修正原理等,研究自锚式悬索桥整个施工过程中缆索计算所涉及到的关键问题,在此基础上采用计算机编程软件Matlab开发了一套适用于自锚式悬索桥成桥状态及施工过程中缆索线形分析的解析程序;在主缆线形计算理论的基础上,对有应力、无应力两种状态下的分段悬链线方程的计算精度做了研究,结果表明两种方法求解精度十分接近。 (2)基于ABAQUS的自锚式悬索桥缆索找形功能二次开发及成桥状态的模拟。以通用有限元软件ABAQUS为研究工具,研究ABAQUS软件中缆索找形计算的GUI界面参数化建模模块的设计及自锚式悬索桥成桥状态的模拟。研究表明,通过通用有限元软件ABAQUS调用本文编制Python脚本程序,自动识别可视化界面中输入的计算参数,可以实现多种跨度比、成桥索力值、矢跨比等不同结构参数的自锚式悬索桥主缆找形功能,并自动在ABAQUS中建立缆索系统的有限元模型,使得建模过程简单、方便,提高了软件前后处理的效率;在通用有限元软件ABAQUS主缆找形的基础上,通过给有限元模型施加初始内力及边界条件的处理,使得与解析程序计算时采用的状态一致或接近,完成了自锚式悬索桥成桥状态的模拟,即接近于解析程序计算出的合理成桥状态。 (3)自锚式悬索桥施工过程中缆索系统控制分析及误差影响研究。以潮白河大桥为工程背景,结合本工程主缆架设全过程的施工监控,采用有限元和缆索系统解析程序相结合的方式,研究缆索系统施工过程中理论计算、实测修正及误差分析的相关计算内容。研究表明,本文建立有限元模型模拟准确,能够较为真实的反应实际工程情况,可作为后期施工阶段有限元模拟分析的前提;采用算例对比的方式,说明空缆线形计算时仅需考虑压缩刚度对成桥缆索解析程序的修正,求解出最终主梁、主塔处的压缩变形量,从而更新空缆架设时主梁、主塔处的已知坐标进行空缆线形的计算;空缆状态由于主缆传递的内力较小,空缆解析程序可以不考虑压缩刚度进行修正。