1、目的意义及研究现状

1.1 目的及意义

西固黄河大桥是连霍国家高速公路兰州南绕城高速公路重点工程，总投资4.9亿元，位于兰州市西固区岸门村，跨越黄河、兰新铁路和109国道，穿越兰州二级水源保护区，是连接黄河南北两岸的重要交通纽带，对冲进区域经济社会发展有着重要的意义

西固黄河大桥设计为双塔三跨钢混结合梁斜拉桥，结合梁斜拉桥具有施工快捷、跨越能力较大和较为经济等优势,在中国近年来得到了广泛的应用,可以说,结合梁斜拉桥是大跨桥梁中较为具有竞争力的桥型之一。由于结合梁斜拉桥也是一种高次超静定的复杂结构,再加上独特的悬臂拼装施工工艺,施工中斜拉索索力的调整,施工拼装的线性控制、结构自重和施工外加荷载与设计值的偏差等因素,都会对最终成桥状态的线形与应力分布产生较大的影响。而且近年来桥梁的跨度不断加大，结构造型也越来越新奇，对施工过程提出的更高的要求。由于大跨度结合梁斜拉桥的独特性，其施工工序复杂、杆件相对较多，这便使得施工过程中的有限元分析显得极为重要。

所以这项研究的意义便在于以西固黄河大桥拟建工程项目为背景，对大跨度结合梁斜拉桥用有限元方法进行模拟分析从而进行对西固黄河大桥的施工过程和各部件受力进行验算来检验西固黄河大桥是否符合要求。

1.2 研究现状

1956年，迪辛格在瑞典建成了世界上第一错现代化斜拉桥。1991年，中国第一座400m以上的大跨度斜拉桥，上海南浦大桥完工，代表着我国大跨度斜拉桥追上国际水平。2008年我国的苏通长江大桥将斜拉桥带入千米级时代。短短五十年里，斜拉桥的发展取得了辉煌的成就，可以说斜拉桥是当代大跨度桥梁的主流桥型。

由苗家武发表的超大跨度斜拉桥设计理论研究中提出超大跨度斜拉桥作为与悬索桥最具有竞争力的桥型，在千米级以上跨径上越来越受到工程界的青睐，通过设设计方案理论分析、参与研究等多方面的比较理论最终揭示出多索面斜拉桥在超大跨度范围并非理想的结构型式，而分体双箱梁与传统倾斜

对于如何选择合适的桥下形状，CHEA SOCHETRA一共建立了24组桥梁模型用于分析和讨论，最终只有15组桥梁满足梁体截面强度,只有14组桥梁满足塔底强度需求。通过分析基础图表资料,结合经济成本条件选择最有价值的桥梁。

刘亚龙也提出随着大跨度斜拉桥的跨径不断刷新纪录,结构造型也越来越新颖,同时对施工精度提出更高的要求,随之而来的是一系列施工过程中存在的精度问题。对于大跨度斜拉桥的各个施工过程均需进行监控。因为施工过程中的监控非常重要。

因此最近几年来我国的大跨度斜拉桥都必须使用有限元分析法，利用MidasCivil软件建立桥的空间三维模型从而进行对桥的验算对比。本文也将通过这种办法对西固黄河大桥的施工全过程进行有限元分析来判断大桥是否满足要求。

2.1 基本内容

1) 阐述斜拉桥的特点及钢混结合梁斜拉桥的兴起与发展，概括钢混结合梁斜拉桥的施工阶段受力特点及施工过程分析方法。

2) 以西固黄河大桥拟建工程项目为背景,根据斜拉桥结构设计原理、施工阶段受力特点及其悬臂拼装施工工艺,分别建立西固黄河大桥施工全过程有限元双主梁模型和简化模型,运用正装分析法确定了合理的成桥状态,对其关键施工阶段的主梁位移和应力做对比分析,以校核模型的准确性。

3) 对该桥施工过程静力进行了系统性分析,分析得出悬臂拼装施工过程中的主塔纵向位移、主塔应力、主梁竖向位移、主梁内力、主梁应力、桥面板应力和斜拉索索力的变化。

4) 在运营阶段状态下，对其荷载进行两种基本组合工况，分别对主梁、主塔、斜拉索和桥面板的受力进行验算。并通过分析得出各施工阶段结构位移、内力和应力的变化规律，来分析施工阶段中各项指标是否符合要求。

2.2 技术方案

通过有限元模型的建立，运用相关理论与具体分析方法来对关键施工阶段的主梁位移和应力进行对比来检验该桥梁是否安全。

1) 查阅西固黄河大桥设计资料，熟悉西固黄河大桥的相关图纸和斜拉桥的施工技术，记录有关数据，为建模做好准备；

2) 学习并能熟练应用结构有限元分析软件——Midas/Civil；

3) 依据桥梁结构尺寸、材料信息等设计资料建立西固黄河大桥有限元模型；

4) 完成西固黄河大桥施工过程静力分析，计算主塔、主梁、斜拉索索力、桥面板应力

5) 对桥梁施工过程静力进行系统分析，得出主塔应力、主梁应力、桥面板应力、斜拉索索力的变化，并通过分析得出各施工阶段的结构位移、内力和应力的变化规律判断是否满足相关规范。

3、进度安排

第1~2周：完成专业英文文章翻译和开题准备，完成译文的整理和开题报告撰写。

第3~5周：学习并能熟练应用结构有限元分析软件——Midas/Civil并依据桥梁结构尺寸、材料信息等设计资料建立大跨度斜拉桥有限元模型；

第6~8周：依据桥梁结构尺寸、材料信息等设计资料建立大跨度斜拉桥有限元模型

第8~11周：完成西固黄河大桥施工过程静力分析，计算主塔、主梁、斜拉索索力、桥面板应力

第12~14周：对桥梁施工过程静力进行系统分析，得出主塔应力、主梁应力、桥面板应力、斜拉索索力的变化，并通过分析得出各施工阶段的结构位移、内力和应力的变化规律判断是否满足相关规范。

第15~16周：编写毕业设计说明书。准备和完成答辩。

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