单索面斜拉桥超宽断面主梁空间受力性能研究

发布时间：2020-04-08 02:58

【摘要】：目前箱梁剪力滞效应的研究对象多为单一荷载的单箱单室截面,对于复杂截面的空间受力主梁特别是单索面斜拉桥钢箱梁剪力滞的研究比较缺乏。同时,单索面斜拉桥只在桥梁中轴线布置拉索,为保证箱梁足够的抗扭性能,往往选择刚度较大的闭合宽幅箱梁作为主梁截面,但其受偏载时,箱梁截面产生的扭转畸变效应较为复杂。所以,有必要对此二者进行深入的研究。本论文在详细总结了国内外箱梁相关受力研究现状和方法的基础上,结合广东省清远市北江四桥的工程背景,对单索面斜拉桥超宽钢箱梁的空间受力性能进行了研究,主要进行了以下几个方面的工作:介绍了斜拉桥及单索面斜拉桥发展历程,介绍了国内外关于箱梁剪力滞与扭转效应的研究现状,提出了北江四桥主梁的关键技术问题,介绍了箱梁剪力滞效应与扭转效应研究方法的理论背景,并对剪力滞不同分析方法进行对比。针对单索面斜拉桥独特的空间受力情况,考虑到成桥阶段运营的结构稳定问题,利用精细有限元仿真分析方法,进行了成桥阶段下北江四桥主梁截面剪力滞、扭转效应分析。结果表明:主梁不同截面的顶底板剪力滞效应区别较大,对称荷载增加时中腹板范围内顶底板剪力滞效应变化明显;相同荷载时,中跨侧主梁扭转畸变效应较边跨侧明显,随着偏载增加,主梁各截面顶底板扭转畸变效应增强。基于钢箱梁设计过程中的结构优化问题,利用参数化分析方法,研究了横隔板厚度、横隔板间距、顶板厚度、底板厚度等设计参数对成桥阶段钢箱梁控制截面顶底板剪力滞、扭转效应的影响。研究结果表明:横隔板厚度、间距的变化对主梁顶底板剪力滞效应有着明显的影响;顶、底板厚度的变化对主梁顶底板扭转畸变效应有着明显的影响,但横隔板间距的变化对其影响不大。考虑到吊装与成桥阶段单索面斜拉桥主梁的空间变形问题,为实际施工提供数据参考,分析了施工阶段不同吊点组合及成桥运营阶段不同活载横向布置形式对主梁空间变形效应的影响。结果表明:吊装阶段下钢箱梁竖向相对位移与吊点位置的选择有着密切联系;成桥阶段下正、偏载的主梁竖向变形有明显的区别。
【图文】：

效果图,效果图

效应的研究比较缺乏，所以有必要对此进行深入的研究。本章以清远北程为研究背景，利用空间有限元软件 FEA 建立空间有限元模型，同时as/Civil 建立与 FEA 结构形式、结构尺寸、边界条件、荷载情况等相同的，求解主梁的剪力滞系数。通过对不同荷载工况下的关键截面钢箱梁剪的分析，展开箱梁剪力滞效应的研究，同时进行中跨跨中截面钢箱梁剪的参数分析，包括钢箱梁横隔板厚度和间距。工程背景.1 桥梁概况清远北江四桥主桥为 100+218+100m 双塔单索面斜拉桥。桥塔全高 63m滴流线型”的混凝土结构，两桥塔按反对称布置。主梁主体部分采用钢箱梁与 0#块间采用钢混结合段。拉索布置于桥面中央，主梁与主塔上的拉别为 8m、2m。主桥采用塔梁固结、墩梁分离的支承形式，建成后的总体 3-1 所示。

对称分布,北江,主桥,参数类别

图 3-3 北江四桥全桥模型图由于北江四桥的主桥部分沿桥跨中线是对称分布的，，在全桥模型建立的为提高建模效率，减少相应的实际建模的工作量，采用先建立小桩号侧型左）的 1/2 全桥模型，再以主桥中跨跨中处为基准面进行网格的镜像得到主桥空间模型。由于模型的高度对称，其结构的受力、变形等也具，故本章主要以模型左侧部分为研究对象。下面对有限元相关参数进行说材料参数的选取如表 3.1 所示：表 3.1 北江四桥主要材料参数类别承台主墩 0#块主塔主梁材料标号 C40 C50 C55 C55 Q345qc弹模（MPa）泊松比 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3密度ē 2500 2500 2500 2500 7698
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27

【参考文献】