钢拱塔斜拉桥稳定性分析

第一章绪论 (1)

1.1研究背景 (1)

1.2斜拉桥稳定性发展及研究现状 (4)

1.3研究目的和意义 (5)

1.4本文主要研究内容 (6)

第二章斜拉桥稳定性分析理论 (7)

2.1桥梁稳定性概述 (7)

2.2稳定性理论 (7)

2.2.1第一类稳定理论 (7)

2.2.2第二类稳定理论 (8)

2.3稳定性分析的研究方法 (9)

2.3.1Euler法（静力平衡法） (10)

2.3.2能量法 (10)

2.3.3动力法 (10)

2.3.4有限元法 (11)

2.4有限元稳定理论 (11)

2.4.1第一类稳定问题有限元理论 (11)

2.4.2第二类稳定问题有限元理论 (13)

2.4.3 Midas Civil分析理论 (16)

2.5斜拉桥失稳判定标准 (17)

2.5.1斜拉桥稳定判别方法 (17)

2.5.2斜拉桥稳定性评价方法 (19)

2.5.3稳定系数指标 (20)

2.6斜拉桥稳定影响因素 (20)

2.6.1结构参数 (20)

2.6.2恒载 (20)

2.6.3临时墩设置 (21)

2.6.4风荷载 (21)

2.6.5索力和拉索截面 (21)

2.7本章小结 (21)

第三章钢拱塔斜拉桥成桥阶段稳定性分析 (23)

3.1工程概况及有限元模拟方法 (23)

3.1.1工程背景 (23)

3.1.2成桥有限元模型建立 (24)

3.2运营阶段稳定性分析 (26)

3.2.1合理成桥状态确定 (26)

3.2.2运营阶段稳定分析 (27)

3.2.3几何非线性对稳定性影响 (29)

3.3结构参数对成桥稳定性的敏感分析 (32)

3.3.1索力对稳定性的敏感分析 (32)

3.3.2恒载对稳定性的敏感分析 (33)

3.3.3拉索面积对稳定性的敏感分析 (34)

3.3.4索塔刚度对稳定性的敏感分析 (35)

3.3.5主梁刚度对稳定性的敏感分析 (36)

3.4本章小结 (37)

第四章钢拱塔斜拉桥施工阶段稳定性分析 (38)

4.1施工阶段有限元模型建立 (38)

4.1.1本桥施工流程 (38)

4.1.2施工阶段模型 (41)

4.2施工阶段第一类稳定性分析 (44)

4.2.1施工全过程稳定性分析 (44)

4.2.2典型施工阶段稳定性分析 (46)

4.2.3考虑几何非线性的第一类稳定分析 (51)

4.3施工阶段第二类稳定分析 (52)

4.4本章小结 (54)

第五章钢拱塔斜拉桥施工阶段稳定性影响因素分析 (55)

5.1风荷载对施工阶段稳定性影响分析 (55)

5.1.1第一类稳定性分析 (55)

5.1.2第二类稳定性分析 (56)

5.2临时墩设置对施工阶段稳定性影响分析 (57)

5.2.1第一类稳定性分析 (57)

5.2.2第二类稳定性分析 (58)

5.3结构参数对施工阶段稳定性影响分析 (59)

5.3.1索力变化对第一类、第二类稳定影响分析 (59)

5.3.2恒载变化对第一类、第二类稳定影响分析 (60)

5.3.3拉索面积变化对第一类、第二类稳定影响分析 (62)

5.3.4索塔刚度变化对第一类、第二类稳定影响分析 (63)

5.3.5主梁刚度变化对第一类、第二类稳定影响分析 (64)

5.4本章小结 (65)

结论与展望 (66)

结论 (66)

展望 (66)

参考文献 (67)

攻读硕士学位期间取得的研究成果 (70)

致谢 (71)

第一章绪论

1.1研究背景

城市斜拉桥的建设，是一个城市历史和文化的反映，诠释着时代的气息和氛围[1]。斜拉桥的功能，特别是美学功能，成为各国桥梁大师优先考虑的问题。纵观斜拉桥的发展历程，将景观美学与人文环境完美体现、新颖而又独特的异型斜拉桥应运而生[2, 3]。与传统的斜拉桥相比，异形斜拉桥具有造型优美、结构新颖、跨径相对较小、桥塔受力复杂的特点[4-6]。

随着传统斜拉桥的应用和发展，同时为了更好的与环境相协调，异形斜拉桥也应运而生。相比于主流斜拉桥，异形斜拉桥的创新特点主要表现在其外形构造上面，譬如采用非常规塔身以及斜拉索采用不对称的布置方式等。异形斜拉桥具有这些独特的因素，使大多数设计师对它有了更多的青睐。异形斜拉桥的跨径通常较小，但是由于其独特的结构形式，在设计中必须系统分析结构在风载和活载作用下的稳定性，保证施工过程的安全。

计算机的出现与发展，逐渐成为桥梁结构计算的主流分析工具，为复杂的异形结构实现提供了强有力的计算手段，使得异形塔斜拉桥如雨后春笋般涌现在世界各地。表1.1.1展示了当今世界已建成的优秀异形塔独塔斜拉桥案例，该类桥型融合了桥梁大师们无限的美学思想，已经成为各城市艺术与文化底蕴的代言，向外传达着城市的朝气。

表1.1.1 国内外异型独塔斜拉桥

号码名称跨径(m) 所在地址建成时间特点备注

1 Severins Bridge 30

2 德国1960

A型塔、

内倾式平面索

图1.1.1

2 Batman Bridge 205.74 澳大利亚1968 A型塔，朝主跨倾

斜

图1.1.2

3 Haneda Sky Arch

Bridge

76 日本1992 拱形塔图1.1.3

4 Alamillo Bridge 200 西班牙1992 无背索图1.1.4

5 Serebyany Bor Bridge 410 俄罗斯2007 析架式拱塔图1.1.5

6 金川曾达桥70+41 四川1981 独塔斜拉桥图1.1.6

7 延吉新园桥115 延吉2008 V型拱塔图1.1.7

8 沈阳三好桥100 沈阳2008 V型拱塔图1.1.8

9 三明市台江大桥110+110 三明2010 钢拱塔图1.1.9