单塔混凝土斜拉桥斜索力分析开题报告

 2021-08-09 00:44:27

1. 研究目的与意义

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,并体现了斜拉桥的特点。

斜拉索的布置是斜拉桥设计的重要内容,它不仅影响桥梁的结构性能,而且影响到施工方法和桥梁建设的经济性。

以某在建大桥为工程背景,对斜拉索索力进行理论分析,并对本桥斜拉索进行优化设计,对成桥索力提出合理建议。

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2. 国内外研究现状分析

斜拉桥又称斜张桥,属于组合体系桥梁,它的上部结构由主梁、拉索和索塔三种构件组成,其中桥面体系用加劲梁构成,其支承体系由钢索组成。斜拉桥的桥面体系以主梁受轴力或受弯为主,其支承体系以拉索受拉和索塔受压为主。它是现代大跨度桥梁的重要结构形式,特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩和由于地质的原因不利于修建地锚的地方,往往选择斜拉桥的桥型。它的受力体系包括桥面体系,支承桥面体系的缆索体系,支承缆索体系的桥塔。斜拉桥不仅能充分利用钢材的抗拉性能、混凝土材料的抗压性能,而且具有良好的抗风性能和动力特性。它以其跨越能力大,结构新颖而成为现代桥梁工程中发展最快,最具有竞争力的桥型之一。

斜拉桥是一种古老的桥型,其设想和实践在数百年前就己出现过,如老挝和爪哇很早就有原始的竹制斜拉索,古埃及的海船上出现过用绳索斜拉的工作天桥。17世纪到19世纪世界上也建造了一些斜拉桥,由于当时缺乏对斜拉桥这样高次超静定结构的理论分析方法,和科学技术的落后无法生产出理想的钢材,致使由于钢材的强度太低而不能张紧拉索,往往导致结构建成不久便因为整个体系的松弛,而出现很大的变形,甚至使结构出现破坏。所以后来在相当长的时间内,斜拉桥的发展相当缓慢。随着二战的爆发,钢材的短缺,促使人们再次研究斜拉桥。

1938年德国的迪辛格尔(dischinger)认识到斜拉桥几个体系的优越性,对斜拉桥开始做新的研究。现代高强度钢材的出现克服了斜拉桥的致命弱点,带来了斜拉桥的新生。1955年迪辛格尔与德国德马克(demag)合作设计建造了瑞典的斯特罗姆松德桥(跨径74.7 182 74.7m)是第一座近代的斜拉桥,近代斜拉桥的历史也是从此开始的。1958年,德国桥梁结构工程专家莱昂哈特(leonhardt)设计了位于德国杜塞尔多夫跨越莱茵河的i'heodor heuss桥(跨径108 260 108m),巩固了斜拉桥在桥梁史上的地位。60年代以来,随着电子计算机的发展并运用于超静定结构分析中,斜拉桥结构分析有了新突破,使密索体系在斜拉桥上运用有了可能。1967年德国波恩建成friedrich-ebert桥,主跨跨径280m,为单面密索体系,可使主梁应力分布均匀、结构更加轻巧,这个设计构想以后成为许多斜拉桥的典范。随后,1971年德国建成kurtschmacher桥(跨径287m) , 1977年法国建成brotonne桥(跨径320m) , 1978年美国建成p-k桥(跨径299m) , 1994年法国建成诺鲁曼兹(normandie)桥(跨径856m), 1999年日本建成当今世界上最大跨径的斜拉桥多多罗(tatara)大桥,跨度为890米。斜拉桥跨径不断增大,结构体系日益完善,己成为一种重要的桥梁结构形式。

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3. 研究的基本内容与计划

内容要求

(1)主梁、主塔及斜拉索的单元划分,截面的特性计算,能够比较准确的模拟全桥结构。

(2)对斜拉索索力进行优化设计,计算分析成桥索力。

(3)不同工况下的索力计算,包括施工阶段应力验算、长期效应组合、短期效应组合、标准组合等。

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4. 研究创新点

针对南京龙虎大桥双索面独塔斜拉桥的工程具体情况,结合桥梁现代施工控制理论和确定斜拉桥合理成桥状态的几种方法,利用大型通用有限元计算软件midas和dr.bridge,对该桥进行了施工过程的结构模拟分析计算。

在模拟斜拉桥实际施工过程计算的基础上,控制湖南路无背索斜塔斜拉桥的拉索力,保证施工安全,成桥后结构受力合理、主梁和主塔线形美观。

此次设计的斜拉桥为预应力混凝土结构,难度较大,索力复杂。

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