[博士]新型索網(wǎng)承重式懸索橋可行性研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]新型索網(wǎng)承重式懸索橋可行性研究　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：浙江大學(xué)　　學(xué)位年度：2000　　現(xiàn)代懸索橋向大跨發(fā)展過程中普遍存在、單位長度重量與重力剛度的矛盾，即大跨要求減小懸索橋單位長度熏量，以降低索力，而穩(wěn)定性要求增加重力剛度以約束結(jié)構(gòu)變形。這一矛盾隨著跨度的增大越發(fā)突出?；趯@一問題的考慮夕本文設(shè)計了一種載荷由上下各兩根纜索及吊桿組成的索網(wǎng)來承受的索網(wǎng)承重式懸索橋，該橋經(jīng)過與作為設(shè)計背景的江陰長江公路大橋的比較，證明能夠在一定程度上緩解懸索橋的重量剛性，本文做了以下工作：　　首先從反向纜懸索橋得到啟發(fā)，將反纜拉成與橋面豎曲線平行，橋面系直接鋪在反纜上，由此克服了原橋型跨徑小、橋下凈空受限制的缺點，提出了完整的大跨索網(wǎng)承重式懸索橋的概念，并進行了相應(yīng)的初步設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括纜索、吊桿、橋面等。　　接著利用非線性有限元對該橋進行了必要的靜力計算，求出了預(yù)拱狀態(tài)參量、成橋誤差。驗算了該橋在橫向靜風(fēng)壓下的位移、活載撓度、自振頻率等，并與背景橋的相應(yīng)數(shù)據(jù)作了對比。最后通過全橋的空間有限元分析驗證了單獨考慮橋菠系對橫向位移及自振頻率豹影響，并將求出的自振振型性狀特征與江陰橋做了進一步的對比。結(jié)果表明索網(wǎng)重式懸索橋由于增加了兩根纜比普通懸索橋具有更高的動力穩(wěn)定性及抗風(fēng)能力?；钶d撓度于普通懸索橋，鑫振頻率高于普通懸索橋。特別是扭轉(zhuǎn)頻率遠高于普通懸索橋，說明索網(wǎng)熏式懸索橋具有很大的優(yōu)越性?！　? 在非線性有限元算法方面，首先確定懸索橋靜力問題是大位移小應(yīng)變彈性力學(xué)間題。要用有限位移彈性理論來求解。以此為基礎(chǔ)從虛位移原理忠發(fā)，導(dǎo)擊了有限位移彈性理論基本方程　　在程序設(shè)計上，本文推導(dǎo)了用以模擬纜素及吊桿的桿系剛度矩陣，引入虛擬單元理論，將橋面系模擬為20結(jié)點虛擬層合三維板殼單元來代替通常采用的魚骨梁。提出了基于擴展虛擬單元法的前進、倒退分析理論，使得前進、倒退分析可從任意狀態(tài)開始，且不必重新構(gòu)造有限元模型。

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