四索面钢箱梁斜拉桥合理施工状态确定方法
本文选题:桥梁工程 + 斜拉桥 ; 参考:《长安大学学报(自然科学版)》2017年05期
【摘要】:为确定四索面钢箱梁斜拉桥的合理施工状态,先以构件弯曲、扭转应变能之和为目标函数,将多索面斜拉桥的索力优化问题转变为求解线性代数方程问题,并导出合理成桥状态空间索力及外内侧拉索索力比值;再以该合理成桥状态空间索力为目标索力,通过正装迭代法确定四索面钢箱梁斜拉桥合理施工状态;最后以嘉绍大桥(六塔四索面斜拉桥)为工程算例,建立该桥同一纵向位置等索力、空间索力2种空间模型,对比分析2种四索面钢箱梁斜拉桥模型的合理施工状态及其空间结构效应,以验证该方法的正确性。研究结果表明:四索面钢箱梁斜拉桥拉索空间效应显著,外内侧拉索初拉力比值分布较离散,近塔、墩处结构构造和受力较为复杂,其索力比值略大于1,其余标准梁段处索力比值为0.85~0.97;采用等索力模型会导致主梁内存在较大扭矩,横梁内存在较大弯矩等不利受力状态,索力优化后的空间结构计算模型的主梁扭矩、横梁弯矩均得到了改善;钢箱梁斜拉桥施工控制应以主梁线形控制为主,索力和应力控制为辅,对于结构受力复杂的塔梁交界处及边跨附近,应对其局部采取应力控制措施,以防止局部屈曲。提出的方法同样适应于其他类型多索面斜拉桥合理施工状态的确定。
[Abstract]:In order to determine the reasonable construction state of the cable-stayed bridge with four cable plane steel box girder, the optimization problem of cable force of multi-cable plane cable-stayed bridge is transformed into solving the linear algebraic equation with the objective function of bending and the sum of torsional strain energy. The rational state space cable force and the ratio of the outer inner cable force are derived, and the reasonable construction state of the steel box girder cable-stayed bridge with four cable plane is determined by means of the formal iterative method with the reasonable state space cable force as the target cable force. Finally, taking Jia-Shao Bridge (six-tower and four-cable plane cable-stayed bridge) as an engineering example, two spatial models of the same longitudinal position of the bridge, equal cable force and spatial cable force, are established. The reasonable construction state and spatial structure effect of two kinds of steel box girder cable-stayed bridge models with four cable plane are compared and analyzed in order to verify the correctness of the method. The results show that the spatial effect of cable is obvious in cable-stayed bridge with four cable plane, the distribution of initial tension ratio of outer inner cable is more discrete, and the structure and force of the structure near tower and pier are more complicated. The ratio of cable force is slightly greater than 1, and the ratio of cable force at the rest of the standard beam section is 0.85 ~ 0.97. The adoption of the equal cable force model will lead to the existence of larger torque in the main beam and greater bending moment in the crossbeam. After optimization of cable force, the main beam torque and beam bending moment of the spatial structure model are improved, the construction control of steel box girder cable-stayed bridge should be based on the main girder linear control, the cable force and stress control should be supplemented. In order to prevent local buckling, stress control measures should be taken at the junction of tower and beam and near the side span where the structure is subjected to complex forces. The proposed method is also suitable for the determination of reasonable construction state of other types of cable-stayed bridges with multi-cable plane.
【作者单位】: 中南大学土木工程学院;路易斯安那州立大学土木与环境工程学院;长沙理工大学土木与建筑学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51078041) 中南大学博士研究生自主探索创新项目(2016zzts072)
【分类号】:U445.4;U448.27
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