大跨度自錨式懸索橋受力特性與極限承載力研究.pdf

1、自錨式懸索橋以其結(jié)構(gòu)新穎、造型優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)性能良好、對地形及地質(zhì)狀況適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到工程界的關(guān)注。自錨式懸索橋主纜錨固于主梁之上，形成縱向自平衡體系，其施工方法和成橋后的受力特性均與地錨式懸索橋有顯著差別。本文以長沙市三汊磯湘江大橋?yàn)楣こ瘫尘埃瑢Υ罂缍茸藻^式懸索橋的受力性能及局部與整體相關(guān)屈曲極限承載力進(jìn)行研究，主要完成了以下工作： (1)將自錨式懸索橋鋼箱梁離散為由邊箱及項(xiàng)底板組成的空間梁段單元。主梁中任一點(diǎn)的總位移為

2、整體位移和局部位移之和，按平截面假定計(jì)算梁段單元整體位移，沿加勁梁縱向取單位長度橫向條帶計(jì)算單元的局部位移?；谟邢拮冃卫碚摷靶拚睦窭嗜樟惺剑茖?dǎo)了自錨式懸索橋主梁局部與整體相關(guān)屈曲非線性增量平衡方程和單元?jiǎng)偠染仃?，并編制了相?yīng)的分析軟件。 (2)選擇主梁及橋塔的拉壓及彎曲應(yīng)變能作為優(yōu)化目標(biāo)，吊索力作為設(shè)計(jì)變量，成橋線形作為狀態(tài)變量，將優(yōu)化計(jì)算理論引入白錨式懸索橋成橋狀態(tài)的確定，為達(dá)到合理的成橋狀態(tài)提供理論依據(jù)及實(shí)現(xiàn)途徑。結(jié)

3、合索段數(shù)值分析和非線性有限元的特點(diǎn)，提出自錨式懸索橋主纜線形和無應(yīng)力索長計(jì)算的迭代方法，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。 (3)詳細(xì)探討了跨徑布置、主纜矢跨比、主梁上拱度、吊索間距、主梁抗彎剛度以及主纜軸向剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對自錨式懸索橋受力性能的影響。通過目標(biāo)函數(shù)對設(shè)計(jì)變量的梯度值，引入結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感系數(shù)，并對成橋線形、結(jié)構(gòu)豎向剛度、主梁及塔底彎矩的參數(shù)敏感系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工控制提供依據(jù)。 (4)對三汊磯湘江大橋進(jìn)行了1：

4、28的整體模型試驗(yàn)，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論對模型試驗(yàn)的施工過程進(jìn)行控制，獲得了合理的成橋狀態(tài)。表明吊索的無應(yīng)力安裝能夠應(yīng)用于實(shí)際工程，避免了反復(fù)張拉吊索的過程，提高了施工效率。成橋階段受力性能實(shí)測結(jié)果與計(jì)算值吻合良好，驗(yàn)證了計(jì)算理論和分析程序的可靠性。 (5)利用編制的分析程序計(jì)算了三汊磯湘江大橋在不同荷載工況下的局部與整體相關(guān)屈曲極限承載力，并探討了主梁橫隔板剛度、間距及局部變形對自錨式懸索橋局部與整體相關(guān)屈曲極限承載力的影響。