大跨度自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)體系及靜動力性能研究.pdf

1、近年來，自錨式懸索橋以其優(yōu)美的線型、新穎的外觀以及選址靈活等特點而越來越受到青睞，一大批大跨度自錨式懸索橋也就應(yīng)運而生。為了確保自錨式懸索橋施工和成橋運營期間的安全，使得自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加經(jīng)濟合理，本文以廣東佛山平勝大橋獨塔自錨式懸索橋為工程背景，開展了大跨度自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)體系及靜動力性能方面的研究。本文的研究工作和取得的主要成果有：1.將大旋轉(zhuǎn)小應(yīng)變空間梁(桿)單元與兩節(jié)點空間懸鏈線索單元結(jié)合起來，形成了一套完整的適合于懸索

2、橋結(jié)構(gòu)分析的幾何非線性有限元計算方法。 2.結(jié)合設(shè)計基本資料及設(shè)計技術(shù)要求，提出了平勝大橋橋型方案的設(shè)計構(gòu)思，并對平勝大橋獨塔自錨式懸索橋的結(jié)構(gòu)體系進行了創(chuàng)新性設(shè)計。 3.提出了一套基于幾何非線性有限元理論的模擬自錨式懸索橋施工全過程的精細(xì)迭代算法，對平勝大橋進行了施工過程的模擬分析，詳細(xì)討論了吊索的張拉方案及二期恒載的加載方案，并進行了全橋模型施工過程模擬試驗研究，結(jié)果表明：吊索由主塔向邊墩張拉和成橋前進行橋面鋪裝分別

3、為吊索張拉和二期恒載加載的最佳方案；試驗測試值與理論計算值吻合較好，說明本文提出的自錨式懸索橋施工過程模擬算法具有較高的精度。此外，對平勝大橋的整體穩(wěn)定性及極限承載力進行了分析，并在全橋模型上進行了超載試驗研究，結(jié)果表明，平勝大橋的總體穩(wěn)定是有保障的。 4.研究了主纜矢跨比、加勁梁剛度、主塔剛度、主纜抗拉剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對平勝大橋靜力力學(xué)性能的影響。對平勝大橋和與之具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的地錨式懸索橋模型進行了動力特性分析，并研究了

4、主纜矢跨比、恒載集度、加勁梁剛度、主塔剛度、主纜抗拉剛度、吊索抗拉剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對兩類懸索橋動力特性的影響。 5.分別用反應(yīng)譜方法和時程分析方法對平勝大橋擬定的3種結(jié)構(gòu)體系進行了抗震分析，結(jié)果表明：3種結(jié)構(gòu)體系的位移及內(nèi)力反應(yīng)有較大差異，豎向地震動分量對地震反應(yīng)的影響較大，而行波輸入對類似平勝大橋的獨塔自錨式懸索橋的地震反應(yīng)影響較小。根據(jù)抗震分析結(jié)果，選定了結(jié)構(gòu)體系，采用了摩擦支座減震技術(shù)，并對磁流變阻尼器減震技術(shù)進行了探討

5、。 6.針對大跨度自錨式懸索橋可能存在的風(fēng)致振動，對平勝大橋進行了節(jié)段模型和全橋模型風(fēng)洞試驗研究，研究表明：平勝大橋具有足夠的抗風(fēng)穩(wěn)定性。此外，結(jié)合平勝大橋串列雙橋面和串列雙主纜的結(jié)構(gòu)特點，對串列雙橋面及串列雙主纜的空氣動力學(xué)特性分別進行了大量風(fēng)洞試驗研究，結(jié)果表明：受氣動干擾影響，串列雙橋面的顫振臨界風(fēng)速和串列雙主纜的尾流馳振臨界風(fēng)速會隨雙橋面間和雙主纜間的距離減小而降低；主梁斷面的顫振導(dǎo)數(shù)與雙橋面間距離有關(guān)系；風(fēng)偏角對串列雙