自錨式吊拉組合索橋的力學(xué)性能研究與分析.pdf

1、自錨式吊拉組合索橋是一種新型的結(jié)構(gòu),目前該橋型國內(nèi)外還比較少,它不僅節(jié)省了大的錨碇,而且造型優(yōu)美、適應(yīng)性強(qiáng).自錨式吊拉組合索僑,無論是施工方面還是在成橋后的受力方面,與一般的橋梁都有很大的區(qū)別,存在自身的特點(diǎn).本文結(jié)合工程實(shí)際,在自錨式吊拉組合索橋的靜力性能、動(dòng)力特性、抗震以及抗風(fēng)等方面進(jìn)行了研究探討,具體工作如下:(1)基于有限位移理論,全面考慮了幾何非線性因素對自錨式吊拉組合索橋的非線性影響,對一座跨徑133m的自錨式吊拉組合索橋的

2、靜力行為進(jìn)行了詳盡分析,發(fā)現(xiàn)跨徑100m左右的自錨式吊拉組合索橋成橋后近似滿足線性理論,非線性因素的影響可以忽略不計(jì);與平面索面的自錨式吊拉組合索橋相比,空間索面會(huì)使結(jié)構(gòu)的豎向剛度降低,增大了荷載下的變形;而傾斜吊索則比垂直吊索更有利于結(jié)構(gòu)剛度的提高;加勁梁由于初始壓力的存在,其剛度降低;加勁梁的混凝土收縮徐變對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形影響較大;溫度荷載也會(huì)對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形產(chǎn)生較大的影響.(2)基于有限元原理,建立星海灣1號橋的空間動(dòng)力計(jì)算模型,

3、通過改變其橋面的恒載集度、加勁梁剛度、塔柱剛度、纜索剛度、加勁梁的拱度等參數(shù),對其自振特性進(jìn)行詳盡分析,研究結(jié)果表明加勁梁剛度的變化總體來說對自錨式吊拉組合索橋的剛度影響不大,而纜索剛度的變化對自錨式吊拉組合索橋的剛度影響則比較大,從而我們可以看出,在自錨式吊拉組合索橋,特別是大跨徑的自錨式吊拉組合索橋中,加勁梁的剛度對結(jié)構(gòu)的整體剛度影響不大,主要起到傳遞橋面荷載和自重的作用.(3)在自振特性分析的基礎(chǔ)上,通過反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法計(jì)算了

4、自錨式吊拉組合索橋的抗震反應(yīng).計(jì)算結(jié)果表明自錨式吊拉組合索橋在P2概率水準(zhǔn)下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)約為P1概率水準(zhǔn)下的2倍.縱向振動(dòng)與橫向振動(dòng)基本不耦合;豎向振動(dòng)與橫向振動(dòng)也基本不耦合.由于地震動(dòng)的隨機(jī)性,三個(gè)方向的地震波可能同時(shí)作用,在抗震設(shè)計(jì)時(shí)不但要考慮水平地震作用,而且還要考慮豎向地震作用,應(yīng)進(jìn)行地震荷載的組合.從組合后的結(jié)構(gòu)反應(yīng)峰值結(jié)果可以看出,豎向地震分量占有很大的比例,在某些情況下甚至起控制作用,因此不能忽略.地震時(shí)程分析得到的結(jié)果比反

5、應(yīng)譜法的到的結(jié)果要大很多,有些工況下甚至達(dá)到2倍多,因而在自錨式吊拉組合索橋的抗震分析中不應(yīng)僅采用反應(yīng)譜法計(jì)算,而應(yīng)將反應(yīng)譜法和時(shí)程法結(jié)合來考慮抗震問題.(4)根據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》,介紹了自錨式吊拉組合索橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)內(nèi)容,并在此基礎(chǔ)上通過一組相近加勁梁的風(fēng)洞靜力三分力系數(shù),對星海灣1號橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性進(jìn)行了詳盡的分析,討論了影響其靜風(fēng)穩(wěn)定性的影響因素.結(jié)果表明與平面索面自錨式吊拉組合索橋比較,空間索面有利于提高結(jié)構(gòu)的靜風(fēng)穩(wěn)定性;隨