宁波常洪大桥方案力学特性分析

发布时间：2019-10-16 14:09

【摘要】：随着设计理念的完善、分析理论的发展、结构分析软件的成熟以及社会经济的快速发展,桥梁工程设计取得了巨大的发展成就。缆索承重体系桥已成为主要考虑的桥梁形式,自锚式斜拉-悬索协作体系桥：将其类型中的斜拉桥与悬索桥相结合取长补短,形成适合于大跨径的组合体系桥梁结构形式,该结构新颖、受力合理。本文以拟建宁波甬江常洪大桥为实际工程背景,介绍了该桥型的概念设计以及与其他体系相比的优缺点,分析了宁波常洪大桥的合理成桥状态及静力、动力特性,并综合比较了该体系桥梁的几种施工方法,为大跨径组合体系桥的研究提供参考依据。主要工作如下：(1)将斜拉桥与悬索桥部分分开计算,采用弹性悬链线索元法模拟缆索的线型以确定主缆线型,利用影响矩阵法确定斜拉索索力,并对斜拉索进行微调以优化索内的不变形预张力,然后再将分开计算所得各部分结果进行统一,使得最终能够分析出该大桥理想并且合理的成桥状态。该桥通过建立相关有限元分析模型进行计算,表明该拆分的算法分析所得的成桥状况下主梁恒载弯矩分布合理,各主塔塔顶的水平变形量全部控制在较小范围内,缆索的线型合理,并且拉索的索力也分布较为均匀。通过分析所得的不变形预张力可直接应用于对施工所进行的分析以及静力几何非线性分析。(2)简述影响协作体系桥几种非线性因素,并且简单介绍了几种几何非线性问题解答方法。在考虑几何非线性的基础上,应用MIDAS软件对宁波常洪大桥建立二维分析模型,对其在活载作用下的非线性静力进行分析,结果表明,在协作体系桥设计时要考虑非线性因素的影响。由于宁波常洪大桥是采用自锚式斜拉-悬索协作体系,加劲梁各段均受来自各缆索结构的水平轴力作用,内力没有产生突变,主梁各段均为压弯构件。(3)建立宁波常洪协作体系桥空间分析模型,以此来进行分析得到自锚式斜拉-悬索协作体系桥的动力特性；并且利用反应谱方法来计算了该桥在三个方向以及三向组合正交地震力作用下的受力状况；反应谱分析所得的计算结果表明,该体系桥属于柔性结构,在动力作用下许多振型会被激发。(4)综合评价宁波常洪大桥的几种施工方案。介绍几种在技术上可行的自锚式斜拉-悬索协作体系桥推荐的施工方案,并进行了简单的综合比选,其中临时斜拉索法为推荐方案。
【图文】：

海峡大桥,二十世纪,意大利

二十世纪七十年代中期建成的意大利墨西拿海峡大桥，是沟通第勒尼安海与爱奥尼逡逑亚海，并将西西里岛与意大利本土隔开的一条总长５０７０ｍ跨度３３００ｍ的组合体系桥，逡逑如图１．１所示［６】。逡逑Ｉ逦％０邋逦２２ｆｌＱ逦邋９６０邋１逡逑ｒｎｒ逦ｔＵ逡逑图１．邋１墨西拿海峡大桥逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｅｓｓｉｎａ邋ｓｔｒａｉｔ邋ｂｒｉｄｇｅ逡逑二十世纪七十年代位于丹麦的大贝尔特桥的桥型方案比选中出现跨度为１５００ｍ的逡逑－３邋－逡逑

示意图,示意图,甬江,主梁

逡逑虽然自锚式组合体系桥就自身结构特点有许多的优势，但其也有许多的不足：比如逡逑缆索共同对加劲梁产生协作作用，使得主梁受到较大压力作用。当压应力超过规范逡逑时，需增加主梁截面面积以保证主梁的稳定性，从而增加了主梁自重，造成材料及逡逑的提高。而吊索部分，，特别是端吊索与斜拉索交接处刚度变化较大，连续性不好，逡逑力幅过大，容易出现疲劳破坏。同时施工程序较单纯的斜拉桥和悬索桥复杂，需要逡逑采用两种施工方法相结合。逡逑１．４桥型方案比选逡逑１．４．１邋建设条件逡逑甬江常洪大桥位于宁波市世纪大道与甬江的交点处，世纪大道快速化改造工程起于逡逑立交止于文体路，其整体长度约１２．５ｋｍ，为城市主干道［１１】。宁波常洪大桥受城市逡逑影响，需重视景观效果。常洪大桥所在节点处甬江宽度约为４００ｍ邋，甬江沿江已建逡逑桥梁中，如外滩大桥、中兴桥、三官堂大桥均为一跨过江，同时该桥位于甬江主航逡逑，应满足通航净空１４０ｘ２０ｍ的要求，所以主桥应一跨过江，跨过大堤，并且江中逡逑壤，因此桥梁跨径取为４２０邋ｔｎ。逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441

【参考文献】