独塔无背索斜拉桥的设计研究开题报告

 2021-08-09 01:02:47

1. 研究目的与意义

斜拉桥是由梁、塔和索三大部分组成的一种组合体系桥梁,属高次柔性超静定结构。斜拉索对主梁提供了多点弹性支承,使主梁的受力相当于多点弹性支承的多跨连续梁,大大减小了主梁的弯矩。因此,斜拉桥的跨度规模可以比一般梁式桥大很多。由于索的存在,索将主梁荷载传给塔,使塔承受巨大压力,同时,梁也承受索水平分力产生的压力。梁和塔均为偏心受压受力状态。

不同跨径、不同体系及材料的斜拉桥,其设计方法及力学计算原理基本上是相同的,许多学者对斜拉桥设计和计算中存在的若干问题进行了广泛深入的研究,工程师在结构的总体布置、体系选择、主梁截面型式和尺寸的选取等方面积累了丰富的经验,斜拉桥的非线性问题也逐步得到了解决。

斜拉索的存在,使斜拉桥成为了高次超静定结构,也带来了设计计算的复杂性。而斜拉索又有类似预应力的作用,它必须进行张拉才能起作用。索力的大小对结构受力的影响很大,而索力通常是在施工过程中进行有限次张拉后确定的。由于施工设备数量等条件限制,张拉只能逐根或分组进行。斜拉索的张拉对整个斜拉桥的受力均有很大影响,其中包括对其它已张和未张拉索的索力的影响。因此,索力的调整是影响斜拉桥受力的一个主要因素。

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2. 国内外研究现状分析

索塔是斜拉桥特有的标志性建筑。斜拉桥按索塔个数来划分,可以分为独塔斜

拉桥、双塔斜拉桥和多塔斜拉桥。独塔斜拉桥顾名思义,桥塔个数只有1个,通过

桥塔上锚固的斜拉索支撑锚固在主梁上。据统计,全世界所建的各类斜拉桥中,独

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3. 研究的基本内容与计划

本文围绕着独塔斜拉桥设计理论这一主线而展开,所研究的内容与设计、应用密切相关,本文各章内容安排如下:

第1章:绪论。回顾了独塔无背索斜拉桥的发展历史,指出了独塔无背索斜拉桥设计理论方面的研究现状及存在的问题,介绍本文的主要研究内容。

第2童:独塔无背索斜拉桥结构的体系研究。提出了体系的概念,对独塔无背索斜拉桥的体系进行了具体分类,综合了各种体系的独塔无背索斜拉桥,系统研究了独塔无背索体系斜拉桥的力学属性。

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4. 研究创新点

1、独塔无背索斜塔斜拉桥不同于一般的斜拉桥,它的基频比其它斜拉桥要大得多,主要是由该桥型决定的。因为这个桥型靠斜塔的重力克服主梁的下挠,达到力的平衡,因此结构不能太柔,梁高与跨度比比较大,所以刚度大,基频也大。第一阶振型表现为斜塔横向面外的振动,说明斜塔刚度比主梁的弱;该桥面外的稳定性强于面内稳定性;在前10阶主要振型中,到第七阶才出现主梁扭转为主的振型,说明结构扭转刚度较大,因为截面为单箱三室全闭口截面,具有较大的扭转刚度。

2、该独塔无背索斜拉桥与其它桥型一样,随着横向风速的加大,桥梁的稳定系数会降低。对于空气动力稳定性方面,由计算可知结构有较大的动力稳定性。

3、斜拉索垂度效应产生的非线性是导致结构几何非线性的主要因素,其次是大位移效应的影响,梁-柱效应最小。该桥成桥后的刚度是偏安全的。

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