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本文针对目前开工建设的倒虹吸管身结构形式单一,受力状况较差的问题,采用工程类推和建模分析的方法,找出建立倒虹吸管身断面正反悬链线线形方程的方法;建立多种管身断面形式及工况下有限元模型,进行对比计算,论证出采用正反悬链线形倒虹吸管身断面形式,能有效减小管身结构最大拉应力;并依据实际工程,建立正反悬链线形及箱型倒虹吸管身结构整体分析模型,进一步论证出正反悬链线形倒虹吸管身断面形式的优越性,同时还分析出倒虹吸管身在运行时的最不利工况。
本文主要内容包括以下几个方面:
(1)介绍倒虹吸结构及悬链线线形的发展现状、结构特点。
(2)依据实腹式拱桥拱轴线方程,推导出正反悬链线方程,并对正反悬链线形倒虹吸过渡部位进行了优化处理。
(3)将正反悬链线方程与倒虹吸管身结构断面相结合,并依据工程实例,取5米断面进行有限元建模。
(4)对正反悬链线形管身断面单孔、三孔、圆形和箱型建模计算结果进行数据分析,论证正反悬链线形结构断面的优越性。
(5)依据实际工程,建立整体有限元模型,将已建工程管身断面与本文论证的正反悬链线形管身断面进行对比分析,进一步论证正反悬链线形倒虹吸管身断面结构的优越性。
本文基于对倒虹吸管身断面形式的受力特性分析,对正反悬链线形管身断面形式进行初步研究,旨在给出理论中较为经济的断面形式,以供以后工程中参考使用。
在悬链线应用方面,将悬链线线形应用到倒虹吸管身断面结构中,还属首例,也是本文的一个创新点。