摘 要

按塔，梁，墩的不同结合关系，斜拉桥可以分为漂浮体系，半漂浮体系，塔梁固结体系，刚构体系。不同体系的斜拉桥所适用的地方都是有区别的，我们可以通过对影响线分析，初步确定所建桥的体系。本研究借助结构有限元分析软件OpenSEES对不用体系的斜拉桥建模，在所建的模型上施加单位移动荷载，在主梁，拉索，桥塔等位置选择一些比较有代表性的部分进行轴力，弯矩等影响线分析。通过影响线分析，了解不同体系斜拉桥的优缺点，及其适用条件。本论文内容就包含了OpenSEES软件学习成果的总结、在建模时所遇到的问题以及相应的解决方法，建模的过程展示和最后成果的总结与分析。所得的结论可用于不同体系斜拉桥的影响线分析及相应的设计。

本次研究采用两种不同的加载方式对4种体系的斜拉桥进行加载，一共8种工况，通过对每种工况的分析，4种体系对比分析及不同加载方式对比分析，得到主梁，塔柱的轴力及弯矩影响线，拉索的轴力影响线。通过分析得到4种体系影响线特点。

关键词：斜拉桥；有限元模型；移动荷载；影响线。

AbstractAccording to different relationship between cable-stayed bridge girder, tower and pier, the cable-stayed bridge system can be divided into floating, semi-floating system, tower beam consolidation system, and rigid frame system. Cable-stayed bridge different systems are applicable for different areas we can initially determine the bridge system by influence line analysis. In this study, by means of finite element analysis software OpenSEES , different cable-stayed bridge system is modeled, the unit load is applied to the model and the responses of girder, cables, pylons and other locations are analyzed. By influence line analysis are understood the advantages and disadvantages of different systems of cable-stayed bridge, and the applicable conditions .he content of the paper contains a summary of OpenSEES software learning outcomes, problems encountered in modeling and corresponding solutions, summary and analysis of the modeling process and the final outcome of the show. The conclusion can be used in different systems of cable-stayed bridge analysis and influence lines corresponding design.

Two different loading of cable-stayed bridge four kinds of system loading are used in the study ,a total of eight kinds of working conditions, through the analysis of each of the working conditions, four kinds of comparative analysis of systems and different loading methods comparative analysis, the main Liang, tower of axial force and bending moment influence line, the cable axial force influence line. we can get the obtained four kinds of system characteristics influence line By analyzing.

Key words: cable-stayed bridge; finite element model; moving load; influence line.

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究的内容 2

1.3 课题研究的意义 2

1.4 预期目标 3

第2章 建立不同体系斜拉桥模型 4

2.1 OpenSEES简介 4

2.1.1 OpenSEES软件背景与原理 4

2.1.2 OpenSEES软件前后处理 6

2.2 有限元模型的建立 6

2.3 OpenSEES修改斜拉桥的Tcl脚本 13

2.3.1 漂浮体系约束条件 13

2.3.2 半漂浮体系约束条件 14

2.3.3 塔梁固结体系约束条件 14

2.3.4 刚构体系约束条件 15

第3章 不同体系斜拉桥影响线分析 16

3.1 漂浮体系斜拉桥影响线分析 16

3.1.1 中线加载 16

3.1.2 边线加载 19

3.2 半漂浮体系斜拉桥影响线分析 22

3.2.1 中线加载 22

3.2.2 边线加载 26

3.3 塔梁固结体系斜拉桥影响线分析 29

3.3.1 中线加载 29

3.3.2 边线加载 32

3.4 刚构体系斜拉桥影响线分析 35

3.4.1 中线加载 35

3.4.2 边线加载 38

3.5 4种斜拉桥体系对比分析 42

3.6 不同加载方式的对比分析 46

3.6.1 漂浮体系对比分析 46

3.6.2 半漂浮体系对比分析 48

3.6.3 塔梁固结体系对比分析 51

3.6.4 刚构体系对比分析 53

第4章 结论 56

参考文献 57

致 谢 58

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

斜拉桥是由拉索、塔、梁三种基本构件组合而成的缆索承重组合体系桥梁,其荷载是依靠主梁、斜拉索及主塔共同分担的^[1]。自1979 年建成的第一座主跨76 米的云阳桥斜拉桥以来。经过了30 多年的飞速发展，现如今我国斜拉桥无论在施工技术和结构设计方面，还是在跨度和规模方面都取得巨大的成就。目前我国已成为世界上建造斜拉桥数量最多、建造单个斜拉桥跨度最大的国家^[2]。现在比较有名的斜拉桥有：2008 年建成的世界上最长，我国历史上规模最大，建设条件最复杂的斜拉桥--苏通大桥；2005 年建成的国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥--南京长江三桥；2009 年香港建成世界第二长的双塔斜拉桥昂船洲大桥；2010 年建成的位居混合梁斜拉桥世界第二位的鄂东长江大桥，另外还有很多著名的斜拉桥。随着科技和社会的发展，斜拉桥的设计理念以及施工方式都取得了很大的进步。现如今世界范围内斜拉桥的数量和跨度不断增加，具有代表性的有1962 年委内瑞拉建成的带挂孔的悬臂体系混凝土斜拉桥--马拉开波桥^[3]，1959 年德国Cologne 建成的漂浮式的Severin 桥，

随着计算机技术在斜拉桥的建造理念上的广泛应用，20 世纪60 年代开始不再使用主梁重而配筋多的疏索体系斜拉桥而采用密索体系斜拉桥。1967 年德国波恩建成的弗雷德里希艾伯特桥采用单索面密索体系，使得主梁内力降低且较均匀，锚固相对简单，充分利用了材料，加快了斜拉桥的发展 ^[4]。