[博士]新型索网承重式悬索桥可行性研究

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内容简介

　　[博士]新型索网承重式悬索桥可行性研究　　学科专业：结构工程　　授予学位： 博士　　学位授予单位：浙江大学　　学位年度：2000　　 现代悬索桥向大跨发展过程中普遍存在、单位长度重量与重力刚度的矛盾，即大跨要求减小悬索桥单位长度熏量，以降低索力，而稳定性要求增加重力刚度以约束结构变形。这一矛盾随着跨度的增大越发突出。基于对这一问题的考虑夕本文设计了一种载荷由上下各两根缆索及吊杆组成的索网来承受的索网承重式悬索桥，该桥经过与作为设计背景的江阴长江公路大桥的比较，证明能够在一定程度上缓解悬索桥的重量刚性，本文做了以下工作：　　 首先从反向缆悬索桥得到启发，将反缆拉成与桥面竖曲线平行，桥面系直接铺在反缆上，由此克服了原桥型跨径小、桥下净空受限制的缺点，提出了完整的大跨索网承重式悬索桥的概念，并进行了相应的初步设计。设计内容包括缆索、吊杆、桥面等。　　 接着利用非线性有限元对该桥进行了必要的静力计算，求出了预拱状态参量、成桥误差。验算了该桥在横向静风压下的位移、活载挠度、自振频率等，并与背景桥的相应数据作了对比。最后通过全桥的空间有限元分析验证了单独考虑桥菠系对横向位移及自振频率豹影响，并将求出的自振振型性状特征与江阴桥做了进一步的对比。结果表明索网重式悬索桥由于增加了两根缆比普通悬索桥具有更高的动力稳定性及抗风能力。活载挠度于普通悬索桥，鑫振频率高于普通悬索桥。特别是扭转频率远高于普通悬索桥，说明索网熏式悬索桥具有很大的优越性。　　 在非线性有限元算法方面，首先确定悬索桥静力问题是大位移小应变弹性力学间题。要用有限位移弹性理论来求解。以此为基础从虚位移原理忠发，导击了有限位移弹性理论基本方程　　 在程序设计上，本文推导了用以模拟缆素及吊杆的杆系刚度矩阵，引入虚拟单元理论，将桥面系模拟为20结点虚拟层合三维板壳单元来代替通常采用的鱼骨梁。提出了基于扩展虚拟单元法的前进、倒退分析理论，使得前进、倒退分析可从任意状态开始，且不必重新构造有限元模型。

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