钢管砼空间桁架斜拉桥的静力分析及优化设计..docVIP

分类号 TU4　　　　　　 　　　　　　　　　　 单位代码　 10618 ＵＤＣ　　　　　　　　 密　级　　　　　　 　 学　　号 99001 硕　士　学　位　论　文 论文题目：　 钢管砼空间桁架斜拉桥的静力分析及优化设计 The static analysis and the optimum design for the CFST cable-stayed bridge of space truss 作者姓名： 导师姓名、职称、 学位及单位名称： 教授　　　　　 申请学位级别： 硕　士　　　专业名称： 桥 梁 与 隧 道 工 程 论文提交日期： 年 月 日　 论文答辩日期： 年 月 日 学位授予单位和日期：　 答 辩 委 员 会 主 席： 评 阅 人： 年 　 月 　 日 目 录 第一章 绪论 1 1．1钢管砼空间桁架斜拉桥的发展及应用情况 1 1．2钢管砼空间桁架斜拉桥的主要特点 3 第二章 万安大桥的顶推施工 6 2．1万安大桥的总体构思 6 2．1．1跨径的布置 6 2．1．2索面数量与位置 6 2．1．3索面形状 6 2．1．4斜拉索截面布置及在塔内的锚固 7 2．1．5索塔的形式及材料 7 2．1．6主梁的结构形式与材料 7 2．1．7主梁结构体系选用 8 2．1．8桥墩的选择 8 2．1．9万安大桥的总体布置示意图 8 2．1．10施工方案 10 2．2施工介绍及施工阶段的划分 10 2．2．1万安大桥的施工设备及施工临时设施 10 2．2．2万安大桥的顶推施工 10 第三章 重庆市万安大桥的空间静力分析 18 3．1全桥的构成、材料及截面特性分析[3][4][8] 18 3．1．1结构特点 18 3．1．2钢管砼材料及截面特性分析 22 3．2万安大桥的空间静力分析 22 3．2．1概述 22 3．2．2线性静力分析 22 3．2．3非线性静力分析 25 3．2．4万安大桥空间有限元分析 36 第四章 重庆市万安大桥的优化设计 50 4．1引言 50 4．2万安大桥的优化分析 50 4．2．1斜拉索的优化分析 51 4．2．2钢管砼主梁的优化 73 4．2．3结果分析 74 结 束 语 78 参 考 文 献 第一章 绪 论 1．1钢管砼空间桁架斜拉桥的发展及应用情况[1][2] 斜拉桥是半个多世纪以来最富于想象力和构思内涵最丰富而引人注目的桥型，它具有广泛的适应性。一般说来，对于跨度从200m至700m左右的桥梁，斜拉桥在技术上和经济上都具有相当优越的竞争能力。诚然，随着斜拉桥跨度的增大将会面临桥塔过高和斜索过长等一系列技术难点，这不仅涉及到高耸塔柱抗震和抗风等动力稳定方面的问题，而且还有主梁受压力过大以及斜拉索因自重垂度增大而引起的种种技术问题。另外，必须提到的是，斜拉桥的斜拉索可以说是这种桥梁的生命线，至今国内外已发生过几起通车仅几年就因斜拉索腐蚀严重而导致全部换索的不幸工程实例。因此，如何作好斜拉索的防腐工作，确保其使用寿命仍是当今桥梁界十分关切和重视的重要课题。可以相信，随着高性能新材料的开发，计算理论的进一步完善，施工方法的改进，特别是设计构思的不断创新，斜拉桥还在向更大跨度和更新的结构型式发展。钢管砼桁架斜拉桥正是应运而生的一种新型桥型。 斜拉桥自问世以来得到了迅猛的发展，其最大的跨径由最初的100多米发展到现在的900米左右，当斜拉桥向大跨径发展时，主梁中的水平轴向力越来越大，当用钢材作主梁时，因为钢板的厚度不大，容易产生压屈失稳，所以在主梁的根部需将钢梁截面加大从而导致很不经济的效果。若用混凝土材料，即使截面积加大，造价却并不昂贵，只是为了减轻自重，宜用60Mpa以上的高标号混凝土，如采用结合梁或中部的钢梁，跨度还可增大。 鉴于我国的实际情况，绝大多数桥梁工程结构均采用混凝土结构，其原因除了混凝土材料有其优越的工程特点外，主要是其组成材料来源丰富。价格便宜，而且生产的能源消耗少，成本低廉。混凝土材料有其固有的不足之外，最主要的缺点是比强度（材料强度/材料容重）很小，以致混凝土桥梁恒载在总荷载中所占的比例很大，承载能力系数降低，无法适应大跨径桥梁的要求。为了克服混凝土的上述缺点，研制及应用比强度高的混凝土或钢—混凝土组合结构，是国内外工程界共同的要求。采用高强或超高强混凝土尽管可提高混凝土的比强度，达到轻质高强的目的，但如果要达到高强或超高强，必须选用优质的骨料和水泥及高效能减水剂；骨料应有良好的级配；必须对混凝土拌和、振捣、成型、养生等一系列工序进行严格的施工管理