[碩士]多塔斜拉橋空間雙曲線超高墩索塔精細化分析

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　　[碩士]多塔斜拉橋空間雙曲線超高墩索塔精細化分析　　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：2011　　在寬闊高深的峽谷、海灣地區(qū)修建具有超高墩索塔的多跨斜拉橋時，由于建設(shè)條件的需要及對橋梁景觀的重視，各種構(gòu)造復(fù)雜的鋼筋混凝土索塔結(jié)構(gòu)層出不窮。對于此類型索塔，傳統(tǒng)的計算分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)真實受力狀態(tài)誤差較大，這將導(dǎo)致設(shè)計師對于索塔構(gòu)件的真實應(yīng)力狀態(tài)認知不足，最終可能造成鋼筋配置不合理而使其出現(xiàn)各種受力裂縫。筆者以赤石大橋為工程背景，通過空間有限元精細化分析及試驗研究，揭示索塔結(jié)構(gòu)的實際受力特性及其應(yīng)力分布規(guī)律，為今后同類型索塔的設(shè)計和施工提供有益的建議，以保證結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，具體開展了以下幾個方面的工作：　　 (1)在參閱大量文獻的基礎(chǔ)上，對設(shè)計計算過程中導(dǎo)致鋼筋混凝土索塔開裂的可能原因進行初步分析和總結(jié)，明確復(fù)雜構(gòu)造索塔計算分析過程中應(yīng)注意的問題?！　? (2)利用Midas／Civil建立全橋空間桿系有限元模型，進行整體分析后，得出索塔整體受力情況，為塔墩節(jié)段試驗的加載設(shè)計和實體有限元分析的邊界條件模擬提供了依據(jù)?！　? (3)通過7號索塔塔墩節(jié)段模型試驗，研究了塔墩節(jié)段的應(yīng)力分布及受力性能；同時，對試驗?zāi)Ｐ瓦M行了彈塑性有限元分析。試驗和計算結(jié)果對比分析表明，兩者的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形及裂縫分布結(jié)果均能較好的吻合。此外，試驗及有限元分析結(jié)果顯示，索塔構(gòu)造復(fù)雜的B、C橫梁區(qū)域，結(jié)構(gòu)應(yīng)力復(fù)雜，水平應(yīng)力較大，容易出現(xiàn)裂縫?！　? (4)利用ANSYS進行了塔墩實體有限元精細化分析。分析結(jié)果表明，塔墩非橫梁節(jié)段縱、橫橋向應(yīng)力水平均較低，僅在雙肢節(jié)段塔墩內(nèi)壁倒角處的局部區(qū)域存在較大的順橋向拉應(yīng)力，必須加密水平鋼筋配置以避免受力裂縫的出現(xiàn)。此外，將桿系有限元與實體有限元的計算結(jié)果進行了比較分析。分析表明，對于結(jié)構(gòu)截面正應(yīng)力的計算，前者仍然是適用的，但結(jié)果稍微偏于不安全?！　? (5)利用子模型分析技術(shù)，進行了橫梁節(jié)段預(yù)應(yīng)力施加效應(yīng)及8號索塔B橫梁預(yù)應(yīng)力張拉工序的計算分析。施加效應(yīng)分析表明，各橫梁構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力后，水平應(yīng)力明顯降低，最大拉應(yīng)力作用下結(jié)構(gòu)裂縫寬度能夠滿足設(shè)計要求。張拉工序分析表明，按照調(diào)整后的施工順序張拉8號索塔B橫梁預(yù)應(yīng)力束，結(jié)構(gòu)應(yīng)力滿足安全性要求。

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