[碩士]高性能材料特大跨徑混凝土斜拉橋受力分析

內(nèi)容簡介

　　[碩士]高性能材料特大跨徑混凝土斜拉橋受力分析　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：湖南大學　　學位年度：2010　　混凝土斜拉橋以其耐久性好、造價和維護費用相對較低等優(yōu)勢己成為大跨橋梁結構中極具有競爭力的橋型。但因普通混凝土的比強度較低，使得現(xiàn)有混凝土斜拉橋的適用跨徑一般在5 OOm以下。更大跨徑的斜拉橋多采用鋼一混凝土疊合梁或鋼梁。但與混凝土斜拉橋相比，鋼斜拉橋的造價要高得多且鋼材易銹蝕將導致鋼斜拉橋的耐久性降低和后期維護費用增加。因此，本文提出采用輕質、高強、耐久性好的超高性能混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作為主梁和索塔、高級復合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/plastics)作為拉索而形成一種高效、耐久的混凝土斜拉橋結構體系，使其適用跨徑達到IOOOm左右，從而大大擴展混凝土斜拉橋的應用范圍?！　? 本文以1008m主跨的鋼索鋼主梁普通混凝土索塔斜拉橋設計方案為例，擬定了不同材料組合下的五個等跨度斜拉橋設計方案:　　 (1)方案1 (S-S-N)鋼拉索、鋼主梁、普通混凝土索塔;　　 <2)方案2 (C-S-N)— CFRP拉索、鋼主梁、普通混凝土索塔;　　 (3)方案3 (S-R-N)鋼拉索、RPC主梁、普通混凝土索塔;　　 (4)方案4 (C-R-N)— CFRP拉索、RPC主梁、普通混凝土索塔;　　 (5)方案5 (C-R-R)— CFRP拉索、RPC主梁、RPC索塔;　　運用有限元分析軟件MIDAS建立了五種斜拉橋設計方案的三維空間結構計算模型，對其靜力特性、動力特性以及穩(wěn)定性能等進行了分析與比較，探討了這種新型斜拉橋結構體系在實際工程中應用的可行性。本文主要完成了以下工作:　　 (1)介紹了本課題的研究目的和意義，綜述了國內(nèi)外的相關研究進展，并闡述了本文研究方法及主要內(nèi)容。　　 (2)試設計了一座主跨為IOOSm的斜拉橋，通過計算分析說明采用等強度原則用CFRP斜拉索替換鋼拉索是合理可行的;設計了RPC主梁截面，并且從剛度、全截面抗剪及局部穩(wěn)定等方面論證了此RPC主梁設計的合理性?！　? (3)對五種斜拉橋設計方案在汽車荷載、溫度荷載、恒荷載、靜風荷載及各種荷載組合下的主梁撓度、索塔偏位、結構內(nèi)力及應力等各項靜力性能進行了詳細的比較研究，結果表明本文所提出的新型斜拉橋結構體系具有良好的靜力性育旨?！　? (4)完成了五種斜拉橋結構方案的動力特性及空間彈性穩(wěn)定的分析計算，并且詳細分析了CFRP索、RPC主梁以及RPC索塔替換后，各體系的自振模態(tài)和失穩(wěn)模態(tài)的變化規(guī)律，結果表明本文所提出的新型斜拉橋結構體系具有良好的動力性能和定性能。

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