[碩士]高性能材料特大跨徑混凝土斜拉橋受力分析

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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(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位： 碩士 　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　 混凝土斜拉橋以其耐久性好、造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)己成為大跨橋梁結(jié)構(gòu)中極具有競(jìng)爭力的橋型。但因普通混凝土的比強(qiáng)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(jià)要高得多且鋼材易銹蝕將導(dǎo)致鋼斜拉橋的耐久性降低和后期維護(hù)費(fèi)用增加。因此，本文提出采用輕質(zhì)、高強(qiáng)、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(jí)復(fù)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(jié)構(gòu)體系，使其適用跨徑達(dá)到IOOOm左右，從而大大擴(kuò)展混凝土斜拉橋的應(yīng)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(shè)計(jì)方案為例，擬定了不同材料組合下的五個(gè)等跨度斜拉橋設(shè)計(jì)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(yùn)用有限元分析軟件MIDAS建立了五種斜拉橋設(shè)計(jì)方案的三維空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，對(duì)其靜力特性、動(dòng)力特性以及穩(wěn)定性能等進(jìn)行了分析與比較，探討了這種新型斜拉橋結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際工程中應(yīng)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(guān)研究進(jìn)展，并闡述了本文研究方法及主要內(nèi)容?！　? (2)試設(shè)計(jì)了一座主跨為IOOSm的斜拉橋，通過計(jì)算分析說明采用等強(qiáng)度原則用CFRP斜拉索替換鋼拉索是合理可行的;設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的合理性?！　? (3)對(duì)五種斜拉橋設(shè)計(jì)方案在汽車荷載、溫度荷載、恒荷載、靜風(fēng)荷載及各種荷載組合下的主梁撓度、索塔偏位、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及應(yīng)力等各項(xiàng)靜力性能進(jìn)行了詳細(xì)的比較研究，結(jié)果表明本文所提出的新型斜拉橋結(jié)構(gòu)體系具有良好的靜力性育旨?！　? (4)完成了五種斜拉橋結(jié)構(gòu)方案的動(dòng)力特性及空間彈性穩(wěn)定的分析計(jì)算，并且詳細(xì)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(jié)果表明本文所提出的新型斜拉橋結(jié)構(gòu)體系具有良好的動(dòng)力性能和定性能。

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