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与混凝土结构相比,钢结构有诸多优点使得钢结构被广泛应用于土木工程的各个领域,在国外,钢索塔在斜拉桥或者悬索桥中应用已经非常成熟,我国还处在初步应用阶段,现行的钢桥设计规范已经不能满足钢索塔的有关要求,因此有必要展开对钢索塔的研究。 本文结合具体工程,以有限元理论为基础,对索塔的构造进行了优化分析,对不同塔型的力学特性进行了比较分析,具体工作如下: 1.采用空间梁单元建立三维的斜拉桥全桥模型,求得最大悬臂状态索塔所承受的索力。 2.结合斜拉桥最大悬臂状态索塔所承受的索力,建立钢索塔的板壳有限元模型,用只受拉杆单元模拟斜拉索。利用钢索塔的板壳有限元模型,对钢索塔的构造进行了优化分析,得到了横隔板间距、厚度,纵向加劲肋的间距、厚度、宽度,对钢索塔第一类稳定的影响,并选取几种代表性的构造情况,考虑几何非线性和材料非线性,进行了第二类稳定分析。两者对比发现,在钢索塔设计中可以考虑利用钢板屈曲后的强度。 3.利用空间梁单元建立几种特定塔形模型,对不同塔形进行了静力和稳定分析,得到了不同塔型和不同构造的相同塔型的静力和稳定特性。 4.对钢索塔的空间梁单元模型进行了第二类稳定分析,得到了钢索塔发生整体失稳时的极限承载力,和采用板壳单元模拟的钢索塔的二类稳定分析结果进行了对比,得到了钢索塔局部失稳和整体失稳的关系。