上撑式单跨自锚悬索人行天桥应用研究

发布时间：2020-09-22 20:07

　　本文以实际工程为背景,对结构比较新颖的上撑式单跨自锚悬索桥的进行了结构静力分析、施工过程分析、静风稳定分析和人致振动响应分析,为新结构的安全应用提供理论依据,最后讨论了主缆倾角、矢高变化对结构刚度的影响。具体研究内容及成果如下:1.用节线法计算出结构初始线形,结合Midas-Civil软件确定了结构主缆初拉力,并计算出在该预拉力下结构精确的初始状态,进行了结构内力分析,知道了结构的薄弱点在加劲梁跨中的上弦杆、端部的腹杆、端部的下弦杆,在设计时应予以加强。2.对结构的局部失稳、整体失稳进行了验算,结构局部稳定性满足要求,整体稳定较好。3.用正装——倒装综合分析方法对结构施工过程进行了计算分析,得出结构空缆线线形,和索夹预偏量。4.对结构静风稳定性进行了分析,计算出了结构的静风失稳临界风速,结构静风稳定非常好,这说明结构整体刚度大,特别是横向刚度大。分析了风攻角变化对临界风速的影响。5.计算行人荷载下的结构动态响应,结构的动态稳定满足要求,特别是横向动态刚度较好,这与模态分析得出的结论一致。6.分析了结构主缆倾角、矢高对结构刚度影响,验证了结构所选矢高、倾角的正确性;分析了结构主缆矢高对结构自锚力预应力效应的影响,验证了上撑式单跨自锚悬索桥的优点。7.通过不同主缆矢高、倾斜角的刚度对比分析,探讨了如何合理的确定主缆的矢高、倾斜角。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441;U448.11
【部分图文】：

峡谷,简易装置,安全运输,索桥

兰州交通大学硕士学位论文1 绪论1.1 悬索桥1.1.1 悬索桥的早期雏形早在古代中国，位于西南山区的居民，为了跨过险峻的峡谷，在峡谷两侧固定好一根绳索或竹索，人或物吊于索上，从峡谷一侧到另一侧，这样就产生了跨越峡谷的一种简易装置——溜索，溜索充分利用了绳索强度高、柔而韧的特性。如图 1.1 所示为近现代经过改良的溜索，绳索换成了强度高的钢丝绳，滑动装置换成了比较方便移动的滑轮，其结构和古代早期溜索是一样的。

索桥,悬索桥

图 1.2 古代索桥1.1.2 现代悬索桥的发展现代悬索桥起源于欧洲，英国于 1741 年建成了欧洲第一座铁素桥——倜氏桥，并于 19 世纪初建造了跨度为 124m 的钢丝缆的人行天桥，真正意义上的现代悬索桥由此诞生。此后，现代悬索桥在 19 世纪得到很大发展，其中比较有代表性的是 Telford 修建的威尔士—梅来峡悬索桥（跨径 174m）和 Brunel 修建的克里夫顿桥（跨径 214m）。182年前后的法国发明了用铁丝做成的主缆并提出了无端索进行主缆施工的方法，1823 年在被派往英国学习的纳维尔提出了“稳定性随桥的重量与跨长而增加”的结论。随后法国进行了大量的悬索桥理论研究并修建大量桥梁，迄 1870 年为止就建了 500 多座。[1]1847 年，美国建造了 308m 的 wheeling 悬索桥，该桥刷新了当时的桥梁跨度记录，1883 年，又建成了 486m 的布鲁克林桥，使当时的桥梁的最大跨度一下子提高了 100m布鲁克林桥由此作为现代悬索桥发展早期和后期的分界点。进入 20 世纪。悬索桥得到的飞跃式的发展，部分具有代表性的桥如表 1.1。表 1.1 20 世纪建造的具有代表性的悬索桥国家桥名跨度（m）加劲梁形式建造年代

主缆,悬索桥,撑杆,自锚

图 1.5 新型桥梁结构其结构形式和张弦桁架梁类似，其上部结构为抗弯的桁架梁，中部为连接传力的撑杆，下部为高强缆索，其同样为结构自平恒体系，按照悬索桥的说法，也就是自锚体系。由于其为桥梁结构，跟悬索桥相比，除了将悬吊改为上撑外，没有发生根本的变化，同是主缆为主要受力结构，加劲梁和主缆通过撑杆连接组成变形协调体系，普通的自锚式悬索桥没有太大差别。故根据其特点将这种新型桥梁结构称为上撑式单跨自锚悬索桥。上撑式单跨自锚悬索桥和普通自锚式悬索桥有以下特点：（1）无桥塔，结构形式更加简单，整体结构变小，更加节约材料。（2）加劲梁上主缆自锚点位于截面下端，更有利于加劲梁抗弯，起到相当于普通桥梁施加的预应力作用。（3）和悬吊式悬索桥不同，上撑式悬索桥无法利用重力刚度保持水平方向的平衡，故撑杆在水平向有刚度的三角形稳定体系，结构对主缆具有更强的限位作用，也就是具有更强的位移关联，整体性更好。（4）主缆向外倾斜，如果对主缆施加预拉力，两根主缆被撑杆撑开，结构整体在侧向移动时，主缆拉力都会抵抗侧向移动，主缆拉力形成了横向刚度，与普通悬索

【参考文献】