独塔自锚式悬索桥静动力特性及设计参数影响分析

发布时间：2020-06-11 07:09

【摘要】：本文以贵州某自锚式悬索桥为研究对象,采用数值模拟与施工监控数据相结合的方式,对该桥施工阶段主缆线形及体系转换等工作进行分析,对该结构静动力特性及设计参数的影响等进行研究,并总结该桥在施工及监控环节中的关键技术,通过上述工作可得出如下结论:1.首先简述了自锚式悬索桥的结构特点及受力方式,对国内外自锚式悬索桥的发展及研究现状进行综述,肯定了自锚式悬索桥在国内的发展前景及结构优势,并对该桥背景等进行介绍;2.对早期悬索桥分析计算常采用的弹性理论、挠度理论和现阶段应用广泛的有限位移及非线性有限元理论进行介绍;对三种计算理论使用时的基本假定进行汇总;分析了早期计算理论在大跨径及复杂悬索桥计算中的误差所在,确定有限位移及非线性有限元理论用于悬索桥计算中的准确性及严谨性;3.根据设计资料及现场情况,对该桥建立完整的有限元模型,并开展了主缆线形找形及参数影响分析、结构体系转换方案研究等工作。通过主缆线形计算可知,传统抛物线法较分段悬链线法及非线性有限元法简单,但误差大,后两种方法结果较接近,精度高,同时证明了非线性有限元程序对该项目进行施工控制具有较高的可行性。对主缆线形参数影响分析时,结构荷载信息对主缆找形有明显影响,需准确统计;在主缆索股架设前,需抽样检测索股出厂参数,保证主缆_>模等参数准确性;温度属高敏感因素,在主缆索股架设过程中要选择温度幅度变化小的时间段作业,并根据实际温度实时调整架设方案。针对结构特点提出四套体系转换方案,并进行论证,最终确定最优方案为从主塔侧向两边对称安装张拉吊索,分析结果表明,该方案成桥吊杆及主缆受力均匀,主缆及主梁线形误差小,安全系数高;4.对该桥进行有限元分析,确立该桥的合理成桥状态,证明该状态下缆梁线形及缆索内力准确、精度高,适用于后期进行静动力分析工作。分析了温度、移动荷载、静风荷载等对结构的各构件产生的影响,结果显示温度对缆索线形影响较大,移动荷载作用对主跨主梁线形影响较大,所设静风荷载对塔梁固结形式的混凝土结构影响较小。主跨主缆跨矢比对结构静力行为影响较小,而主缆弹模及混凝土收缩徐变对结构受力影响较大,需合理选取设计材料参数并加强混凝土结构养护措施。单根吊索破断对结构安全性影响较小,证明了该结构具有足够的刚度和强度;分析了该桥自振特性,结果显示一阶自振频率为0.816Hz,且跨径小、塔梁固结,该桥具有较大的刚度;该桥的地锚式较自锚式自振频率略高,刚度更大;主梁竖振及主缆横振出现较多,且扭转模态靠后,证明抗风稳定性较好;缆索、塔梁刚度的增大直接导致全桥刚度的增大;主梁恒载集度增大,导致结构自振频率减小;5.对该桥在施工阶段涉及到的关键环节以及施工监控重要工作进行阐述,结合项目施工现场收集到的实测数据,对该桥施工环节进行评价,该桥主塔施工质量较好,主梁及主缆线形与设计状态吻合,吊索张拉及主索鞍顶推施工较精确可控,该桥的施工及监控工作可为同类桥梁建设提供参考。
【图文】：

立面图,全桥,立面图,吊索

全桥立面图（m）

吊索,主缆,矩形截面柱

6图 1.2 主缆及吊索截面示意图（mm）该桥为独塔平行索面悬索桥；塔身为矩形截面柱型塔；塔梁构造如图 1.3~1.4 所示。主梁截面为单箱六室型，为预应力混凝土结构，中线梁高为 2.482m，纵坡 3.14%，双向横坡2%，在吊杆锚固处设置横梁，形成纵横梁体系，，主梁抗扭刚度与防风性能得到了优化。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.25

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