[博士]新型索網(wǎng)承重式懸索橋可行性研究

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　　[博士]新型索網(wǎng)承重式懸索橋可行性研究　　學(xué)科專(zhuān)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(guò)程中普遍存在、單位長(zhǎng)度重量與重力剛度的矛盾，即大跨要求減小懸索橋單位長(zhǎng)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。基于對(duì)這一問(wèn)題的考慮夕本文設(shè)計(jì)了一種載荷由上下各兩根纜索及吊桿組成的索網(wǎng)來(lái)承受的索網(wǎng)承重式懸索橋，該橋經(jīng)過(guò)與作為設(shè)計(jì)背景的江陰長(zhǎng)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(diǎn)，提出了完整的大跨索網(wǎng)承重式懸索橋的概念，并進(jìn)行了相應(yīng)的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括纜索、吊桿、橋面等?！　? 接著利用非線性有限元對(duì)該橋進(jìn)行了必要的靜力計(jì)算，求出了預(yù)拱狀態(tài)參量、成橋誤差。驗(yàn)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(duì)比。最后通過(guò)全橋的空間有限元分析驗(yàn)證了單獨(dú)考慮橋菠系對(duì)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(jìn)一步的對(duì)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(dòng)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(yuǎn)高于普通懸索橋，說(shuō)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(wèn)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(lái)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(jì)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(diǎn)虛擬層合三維板殼單元來(lái)代替通常采用的魚(yú)骨梁。提出了基于擴(kuò)展虛擬單元法的前進(jìn)、倒退分析理論，使得前進(jìn)、倒退分析可從任意狀態(tài)開(kāi)始，且不必重新構(gòu)造有限元模型。

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