阜宁新兴大桥主桥设计

论文总字数：41077字

摘 要

本文以一座在阜宁兴建的新兴大桥主桥设计为主要内容，进行方案比选确定使用天鹅形独塔斜拉桥作为最终的设计桥型。在确定桥型后，使用大型有限元计算软件MIDAS/civil建立了该桥梁的空间有限元模型，并对其进行相关的计算分析。

在本文中，通过使用弯曲能量最小法以确定合理的成桥索力。在初步得到索力结果后，使用MIDAS/civil的索力调整功能对索力结果进行调整以获得最终令人满意的索力结果。

本文依照施工流程建立了相应的施工阶段并进行相关的分析计算，验算了施工阶段中结构的应力索力及位移结果。在成桥阶段分析中，建立了相应的荷载工况并组合成对应的荷载组合，根据不同的荷载组合依照规范对于结构进行验算。

本文亦进行了在考虑进风荷载及恒载作用下的稳定性分析计算，并得出了相应的稳定系数以及失稳模态。

依照桥址的设计地震等级等条件，生成了相应的反应谱函数以及反应谱荷载工况，运用反应谱分析计算了结构在地震作用下可能产生的内力及应力。

关键词：独塔斜拉桥，弯曲能量最小法，合理成桥状态，施工阶段分析，成桥阶段分析，时间依存效应，稳定性，抗震

THE DESIGN OF A NEW BRIDGE’S

MAIN BRIDGE IN FUNING

Abstract

The thesis regard the design of a new bridge’s main brdge in Funing as the main content, and a single tower cable-stayed bridge is selected as the final programme after comparing different designs. After determining the bridge’s design, the finite element model of the bridge is established and calculated using the large finite element analysis software MIDAS / civil.

The rational cable force is determined by using the Minimum bending energy method. After obtaining the results of the cable force, the cable force adjustment function of MIDAS/civil is used to adjust the results of the cable force in order to get the final result.

The construction stage of this bridge is established according to the corresponding construction process and the relevant analysis and calculation is carried out in this stage, checking the stress and displacement results in the construction stage of the structure. In the analysis of postcs of the bridge, the corresponding load conditions are formed and then combined into the corresponding load combination. According to the different load combinations, the calculation of the structure is checked according to the criterion.

In this paper, the stability analysis and calculation of the wind load and dead load are carried out, and thus obtain the corresponding stability coefficient and the unstable modes.

According to the different conditions of bridge site like design earthquake level, the corresponding response spectrum function and the response spectrum load condition are generated, and the internal force and stress of the structure under earthquake action are calculated by using the response spectrum analysis.

KEY WORDS: single tower cable-stayed bridge, minimum bending energy method, reasonable finished dead state, construction staged analysis, completion stage analysis, time dependent effect, stability, anti-seismic

目 录

摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract …………………………………………………………………………… Ⅱ

1. 绪论 ………………………………………………………………………3

1.1 引言 …………………………………………………………………3

1.2 斜拉桥体系的结构特点 …………………………………………………3

1.3 国内外独塔斜拉桥的研究现状 ……………………………………………4

1.4 桥梁设计方案比选 ………………………………………………………5

1.5 本文的研究目的和主要研究内容 ………………………………………6

1. 有限元分析模型的建立………………………………………………………6

2.1 阜宁县新兴大桥主桥设计方案简介 ………………………………………6

2.2 全桥有限元模型的建立 …………………………………………………7

2.2.1 主梁的模拟 ………………………………………………………8

2.2.2 斜拉索的模拟 ………………………………………………………8

2.3 建立合理的全桥有限元模型 ……………………………………………8

2.4 小结 ………………………………………………………………………9

1. 确定合理成桥状态及合理施工阶段…………………………………………9

3.1 概述 ………………………………………………………………………9

3.2 确定合理成桥状态 ………………………………………………………10

3.3 弯曲能量最小法求取主梁内力 ……………………………………………10

3.4 调整成桥阶段索力结果 …………………………………………………13

3.5 确定合理施工状态 ………………………………………………………14

3.6 小结 ………………………………………………………………………16

1. 施工阶段计算分析……………………………………………………………16

4.1 概述 ………………………………………………………………………16

4.2 施工阶段计算分析 ………………………………………………………16

4.2.1 划分施工阶段 ………………………………………………………16

4.2.2 施工阶段计算及分析 ……………………………………………18

4.3 小结 ………………………………………………………………………27

1. 运营阶段计算分析……………………………………………………………27

5.1 运营阶段计算分析荷载工况 ……………………………………………27

5.2 活载作用计算分析 ………………………………………………………29

5.3 成桥阶段荷载组合内力分析 ……………………………………………32

5.4 小结 ………………………………………………………………………37

1. 稳定性计算分析………………………………………………………………37

6.1 概述 ………………………………………………………………………37

6.2 成桥阶段稳定性分析计算 …………………………………………………38

6.3 小结 ………………………………………………………………………40

1. 抗震分析………………………………………………………………………40

7.1 概述 ………………………………………………………………………40

7.2 反应谱分析 …………………………………………………………………41

7.3 小结 ………………………………………………………………………45

结论 ……………………………………………………………………………………46

致谢 ……………………………………………………………………………………47

参考文献（References） ………………………………………………………………48

1. 绪 论

1.1 引言

斜拉桥的起源最早可追溯到几百年前，在老挝和爪哇便有发现原始的竹制斜拉桥。1784年，德国人勒舍尔在弗莱堡建造的木桥被作为早期斜拉桥雏形；1824年，在德国尼恩堡的萨勒河上建筑了一座78m斜拉桥。随后一百多年间，斜拉桥由于未能充分开发其结构性能而陷入了沉睡，直至德国人迪辛格于1938年大力推广提倡斜拉桥结构体系的优越性，人们方才再次重视起斜拉桥这一桥型。

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