独塔双跨不对称矮塔斜拉桥受力特性研究
发布时间：2021-02-12 19:04
矮塔斜拉桥是一种组合体系桥梁,由于主梁刚度较大、斜拉索较坦,故成桥后活载大部分由主梁承担,斜拉索分担部分活载,因此确定结构的索梁活载分担比例成为设计矮塔斜拉桥的核心问题。为了保证索梁活载分担比例合理,需要协调各构件的刚度,并合理布置斜拉索,但矮塔斜拉桥的构件数量多,是典型的高次超静定结构,致使各设计参数相互耦合,为工程设计与参数分析带来困难。目前设计矮塔斜拉桥主要依赖有限元方法,对计算模型进行不断的试算和调整,参数分析的主流方法也只是针对某单一桥型的有限元分析,在应用范围上有局限性。本文引入了等效膜张力的假定,基于梁的基本理论,先假定结构的弯矩函数,采用最小余能原理求出所假定弯矩函数的待定系数,从而推导出结构的挠曲函数。利用主梁和斜拉索的变形协调条件得出等效膜张力的计算公式,最终得到结构弯矩的解析解。然后以某矮塔斜拉桥为工程背景,分别采用本文推导的公式和Midas/Civil有限元软件进行计算,并进行了误差分析,结果表明,本文解析解的精度能够满足方案设计要求。引入斜拉索减载系数,并对独塔双跨矮塔斜拉桥进行了参数分析,总结了长短跨跨径比、主梁无索区长度、主梁刚度、斜拉索截面积、斜拉索倾角...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｇａｎｔｅｒ大桥??尽管板拉桥有上述优点，但因为埋置在混凝土板中的斜拉索难以更换、混凝??
桥塔锚固在主梁上。虽然在外形上该方案与斜拉??桥更接近，但从受力角度来看，该方案的斜拉索更类似于体外预应力筋，桥塔更??像是提供大偏心的转向块，这意味着该方案斜拉索的应力变幅较之普通斜拉桥大??为降低，斜拉索的疲劳问题便迎刃而解。此外，斜拉索的竖向分力能够帮助主梁??分担部分竖向荷载，从而降低主梁高度，而相较于普通体外预应力混凝土结构，??由桥塔充当转向块之后斜拉索的偏心距大为增加，因此斜拉索的水平分力将更好??的抵消主梁靠近塔根部位的负弯矩１５１｜９］１１（）１。??■Ｐｍ??图１．３ＡｒｒＳｔ－Ｄａｒｒ６高架桥方案１９１??ＪａｃｇｕｓＭａｔｈｉｖａｔ提出的方案虽然未能实现，但该方案的提出，标志着矮塔斜??拉桥这一全新姐合结构体系的问世，对桥梁工程的发展具有非凡意义。正如前文??所述，纵观矮塔斜拉桥的诞生过程，可以明显看到梁式桥向姐合体系发展的轨迹：??由最初的反拱形梁桥发展到板拉桥，最终进化为矮塔斜拉桥。??１．２矮塔斜拉桥的发展??１．２．１国外矮塔斜拉桥的发展概况??在?Ｊａｃｇｕｓ?Ｍａｔｈｉｖａｔ?提出?Ｅｘｔｒｏｄｏｓｅｄ?Ｐｅｒｓｔｒｅｓｓｅｄ?Ｂｒｉｄｇｅ?的概念之后，Ｇａｎｔｅｒ?大??桥设计师Ｃｈｒｉａｔｉａｎ?Ｍｅｎｎ也为这种结构体系贡献了自己的力量。他在研究Ｐｏｙａ??桥的设计方案时［１１１，因为结构高度受限，所以在综合考虑环境、造价、技术、美??学上的因素之后，提出了矮塔斜拉桥的设计方案。该方案将桥面以上桥塔高度降??低到主跨的１１．４％，高度的降低增大了桥塔的纵桥向刚度，从而减小了主梁的变??３??
浙江大学硕士学位论文?第１章绪论??形。因为主梁变形减小，所以可以增加主梁的无索区长度，而无索区的存在正是??矮塔斜拉桥的重要特征之一。不过遗憾的是，该方案最终未被采纳。??ｍｍ??國??图１．４?Ｐｏｙａ桥方案１１１１??矮塔斜拉桥最早建造于日本［１２１。在Ａｒｒ６ｔ－Ｄａｒｒ６高架桥方案被提出的第二年，??日本学者猪股就将Ｅｘｔｒｏｄｏｓｅｄ?Ｐｅｒｓｔｒｅｓｓｅｄ?Ｂｒｉｄｇｅ概念引入了日本［１】，并直译其名??为“超剂量预应力混凝土桥梁”?［１３］。到１９９４年，世界上第一座真正意义上的矮??塔斜拉桥?小田原港桥（ＯｄａｗａｒａＢｌｕｅｗａｙ）在日本建成［１４１。该桥由工程师Ａｋｉｏ??Ｋａｓｕｇｅ设计，为双塔三跨公路桥，塔梁缴固结体系，桥宽１３ｍ，跨径布置为??７４＋１２２＋７４ｍ，塔高１０．７ｍ，斜拉索为双索面扇形布置，设计时斜拉索的安全系数??按普通体内预应力筋取１．６７?（日本规范），而不和普通斜拉索一样取２．５［１火??图１．５小田原港桥（ＯｄａｗａｒａＢｌｕｅｗａｙ）丨１０丨??小田原港桥成功建成后，日本工程师看到了该桥型的巨大潜力，着力对矮塔??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界在建最大跨度的波形钢腹板矮塔斜拉桥运宝黄河大桥成功合龙[J]. 市政技术. 2018(04)
[2]大跨度波形钢腹板矮塔斜拉桥[J]. 姚玲玲,郭理学. 公路交通科技(应用技术版). 2016(09)
[3]大跨度铁路矮塔斜拉桥钢主梁选型研究[J]. 苏学波. 世界桥梁. 2016(04)
[4]不对称矮塔斜拉桥设计参数分析[J]. 楼旦丰,蔡金标,李鹏昊. 低温建筑技术. 2015(05)
[5]矮塔斜拉桥上部结构构件刚度敏感性研究[J]. 刘昊苏,雷俊卿. 北京交通大学学报. 2014(04)
[6]目前世界海拔最高矮塔斜拉桥——西藏拉萨纳金大桥正式通车[J]. 李艳丹. 公路. 2014(01)
[7]力学计算中的能量方法[J]. 田霄杰. 河南科技. 2013(09)
[8]连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析[J]. 王艳,谷定宇,陈淮. 郑州大学学报(工学版). 2012(01)
[9]大连长山大桥耐久性设计[J]. 沈光玉. 北方交通. 2011(11)
[10]重庆嘉悦大桥设计与施工[J]. 邓宇,漆勇. 中外公路. 2011(04)
博士论文
[1]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[2]梁拱组合体系设计理论关键问题研究[D]. 易云焜.同济大学 2007
[3]矮塔斜拉桥设计理论核心问题研究[D]. 陈从春.同济大学 2006
硕士论文
[1]大跨度波形钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析[D]. 肖雄.西南交通大学 2017
[2]独塔双跨不对称矮塔斜拉桥受力特性分析[D]. 楼旦丰.浙江大学 2015
[3]曲线部分斜拉桥的几个设计参数研究[D]. 刘凯.长安大学 2013
[4]梁拱组合桥和矮塔斜拉桥受力特性研究[D]. 冯倩.浙江大学 2012
[5]山区曲线部分斜拉桥结构体系与结构性能研究[D]. 杨飞.长安大学 2011
[6]组合体系桥梁构件协作受力特性研究[D]. 陈海浪.浙江大学 2011
[7]矮塔斜拉桥斜拉索结构和受力行为研究[D]. 梁爱霞.西南交通大学 2009
[8]矮塔斜拉桥主梁受力分析与优化[D]. 毕洪涛.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3031305
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｇａｎｔｅｒ大桥??尽管板拉桥有上述优点，但因为埋置在混凝土板中的斜拉索难以更换、混凝??
桥塔锚固在主梁上。虽然在外形上该方案与斜拉??桥更接近，但从受力角度来看，该方案的斜拉索更类似于体外预应力筋，桥塔更??像是提供大偏心的转向块，这意味着该方案斜拉索的应力变幅较之普通斜拉桥大??为降低，斜拉索的疲劳问题便迎刃而解。此外，斜拉索的竖向分力能够帮助主梁??分担部分竖向荷载，从而降低主梁高度，而相较于普通体外预应力混凝土结构，??由桥塔充当转向块之后斜拉索的偏心距大为增加，因此斜拉索的水平分力将更好??的抵消主梁靠近塔根部位的负弯矩１５１｜９］１１（）１。??■Ｐｍ??图１．３ＡｒｒＳｔ－Ｄａｒｒ６高架桥方案１９１??ＪａｃｇｕｓＭａｔｈｉｖａｔ提出的方案虽然未能实现，但该方案的提出，标志着矮塔斜??拉桥这一全新姐合结构体系的问世，对桥梁工程的发展具有非凡意义。正如前文??所述，纵观矮塔斜拉桥的诞生过程，可以明显看到梁式桥向姐合体系发展的轨迹：??由最初的反拱形梁桥发展到板拉桥，最终进化为矮塔斜拉桥。??１．２矮塔斜拉桥的发展??１．２．１国外矮塔斜拉桥的发展概况??在?Ｊａｃｇｕｓ?Ｍａｔｈｉｖａｔ?提出?Ｅｘｔｒｏｄｏｓｅｄ?Ｐｅｒｓｔｒｅｓｓｅｄ?Ｂｒｉｄｇｅ?的概念之后，Ｇａｎｔｅｒ?大??桥设计师Ｃｈｒｉａｔｉａｎ?Ｍｅｎｎ也为这种结构体系贡献了自己的力量。他在研究Ｐｏｙａ??桥的设计方案时［１１１，因为结构高度受限，所以在综合考虑环境、造价、技术、美??学上的因素之后，提出了矮塔斜拉桥的设计方案。该方案将桥面以上桥塔高度降??低到主跨的１１．４％，高度的降低增大了桥塔的纵桥向刚度，从而减小了主梁的变??３??
浙江大学硕士学位论文?第１章绪论??形。因为主梁变形减小，所以可以增加主梁的无索区长度，而无索区的存在正是??矮塔斜拉桥的重要特征之一。不过遗憾的是，该方案最终未被采纳。??ｍｍ??國??图１．４?Ｐｏｙａ桥方案１１１１??矮塔斜拉桥最早建造于日本［１２１。在Ａｒｒ６ｔ－Ｄａｒｒ６高架桥方案被提出的第二年，??日本学者猪股就将Ｅｘｔｒｏｄｏｓｅｄ?Ｐｅｒｓｔｒｅｓｓｅｄ?Ｂｒｉｄｇｅ概念引入了日本［１】，并直译其名??为“超剂量预应力混凝土桥梁”?［１３］。到１９９４年，世界上第一座真正意义上的矮??塔斜拉桥?小田原港桥（ＯｄａｗａｒａＢｌｕｅｗａｙ）在日本建成［１４１。该桥由工程师Ａｋｉｏ??Ｋａｓｕｇｅ设计，为双塔三跨公路桥，塔梁缴固结体系，桥宽１３ｍ，跨径布置为??７４＋１２２＋７４ｍ，塔高１０．７ｍ，斜拉索为双索面扇形布置，设计时斜拉索的安全系数??按普通体内预应力筋取１．６７?（日本规范），而不和普通斜拉索一样取２．５［１火??图１．５小田原港桥（ＯｄａｗａｒａＢｌｕｅｗａｙ）丨１０丨??小田原港桥成功建成后，日本工程师看到了该桥型的巨大潜力，着力对矮塔??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界在建最大跨度的波形钢腹板矮塔斜拉桥运宝黄河大桥成功合龙[J]. 市政技术. 2018(04)
[2]大跨度波形钢腹板矮塔斜拉桥[J]. 姚玲玲,郭理学. 公路交通科技(应用技术版). 2016(09)
[3]大跨度铁路矮塔斜拉桥钢主梁选型研究[J]. 苏学波. 世界桥梁. 2016(04)
[4]不对称矮塔斜拉桥设计参数分析[J]. 楼旦丰,蔡金标,李鹏昊. 低温建筑技术. 2015(05)
[5]矮塔斜拉桥上部结构构件刚度敏感性研究[J]. 刘昊苏,雷俊卿. 北京交通大学学报. 2014(04)
[6]目前世界海拔最高矮塔斜拉桥——西藏拉萨纳金大桥正式通车[J]. 李艳丹. 公路. 2014(01)
[7]力学计算中的能量方法[J]. 田霄杰. 河南科技. 2013(09)
[8]连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析[J]. 王艳,谷定宇,陈淮. 郑州大学学报(工学版). 2012(01)
[9]大连长山大桥耐久性设计[J]. 沈光玉. 北方交通. 2011(11)
[10]重庆嘉悦大桥设计与施工[J]. 邓宇,漆勇. 中外公路. 2011(04)
博士论文
[1]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[2]梁拱组合体系设计理论关键问题研究[D]. 易云焜.同济大学 2007
[3]矮塔斜拉桥设计理论核心问题研究[D]. 陈从春.同济大学 2006
硕士论文
[1]大跨度波形钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析[D]. 肖雄.西南交通大学 2017
[2]独塔双跨不对称矮塔斜拉桥受力特性分析[D]. 楼旦丰.浙江大学 2015
[3]曲线部分斜拉桥的几个设计参数研究[D]. 刘凯.长安大学 2013
[4]梁拱组合桥和矮塔斜拉桥受力特性研究[D]. 冯倩.浙江大学 2012
[5]山区曲线部分斜拉桥结构体系与结构性能研究[D]. 杨飞.长安大学 2011
[6]组合体系桥梁构件协作受力特性研究[D]. 陈海浪.浙江大学 2011
[7]矮塔斜拉桥斜拉索结构和受力行为研究[D]. 梁爱霞.西南交通大学 2009
[8]矮塔斜拉桥主梁受力分析与优化[D]. 毕洪涛.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3031305
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