超宽混凝土自锚式悬索桥收缩徐变效应分析

发布时间：2020-05-26 22:40

【摘要】：自锚式悬索桥外观优美,而且对地质条件要求不高,是城市景观桥梁中极具竞争力的一种桥型。随着城市交通量的增加,桥梁宽度也随之增加,超宽混凝土自锚式悬索桥得到应用。混凝土的收缩和徐变对桥梁结构的受力性能和长期变形有着密切影响,随着混凝土主梁宽度的增加,超宽混凝土自锚式悬索桥的收缩徐变效应愈加复杂。为保证桥梁结构的合理线形和安全运营,本文以湖南路大桥工程为背景,围绕超宽混凝土自锚式悬索桥的收缩徐变效应展开研究。主要内容包括:(1)超宽混凝土自锚式悬索桥数值分析模型研究。基于有限位移理论,分别建立了双主梁、空间梁格和实体有限元三种三维空间模型。三种计算模型起到了相互验证的作用,建立的空间梁格模型能够很好地模拟超宽主梁刚度分布的空间效应,兼顾了计算精度和效率,适用于超宽混凝土自锚式悬索桥的收缩徐变效应分析。(2)混凝土收缩徐变对超宽自锚式悬索桥的影响分析。基于建立的有限元分析模型,模拟大桥实际施工阶段和运营阶段的同时考虑收缩徐变效应和几何非线性效应,讨论了混凝土收缩徐变对自锚式悬索桥结构线形的影响,分析了其对主梁、主塔、主缆和吊索内力的作用效应。研究了超宽混凝土自锚式悬索桥由于收缩徐变效应而导致的支座反力变化及预应力损失情况,并讨论了采用不同规范进行计算时结果的相对差异。(3)超宽自锚式悬索桥收缩徐变效应的实测验证分析。依据湖南路大桥的特点设计了运营监测方案并开展了现场监测。通过对湖南路大桥进行结构线形和内力的监测,认为在成桥初期混凝土的收缩徐变效应对结构的受力和变形占有主要作用。将现场运营监测获得的成桥至今的跟踪实测数据与有限元计算结果进行了对比和分析,认为各项运营监测数据与数值分析结果吻合较好,从而验证了有限元分析的可靠性。(4)混凝土收缩徐变分析方法与程序开发。根据收缩徐变计算理论和几何非线性有限单元法,将按龄期调整的有效模量法与有限单元法结合,形成更逼近实际的AEMM-FEM徐变分析方法,并计入几何非线性带来的影响。基于此,编制了适用于桥梁结构混凝土收缩徐变效应计算分析的程序,并将其应用于湖南路大桥的收缩徐变效应分析。采用的算法与编制程序具有可靠性,程序与有限元软件的计算结果较为吻合。在各几何非线性列示法中,C.R.列式法更适用于混凝土收缩徐变效应分析。
【图文】：

图 1-1 科隆-迪兹桥Fig.1-1 Cologne-Deutz Bridge地质条件和景观因素等方面的考虑，德国工程师在至 1935 年间在莱茵河上修建了多座自锚式悬索桥。桥和科瑞菲尔德桥。科隆-米尔海姆桥建成于 1929 年钢丝材料，如图 1-2 所示。科瑞菲尔德桥于 1935 m，该桥没有采用连续主缆，而是在跨中处断开并锚茵河上的许多桥均在 1945 年被毁坏。除了在德国的国家得到了广泛采用。其原因除了自锚式悬索桥能工程师普遍认为更加简便的弹性理论能适用于自锚主跨为68.6m的美国密苏里州小奈安瓜桥和1939年沃巴什河桥。

科隆,米尔

图 1-1 科隆-迪兹桥Fig.1-1 Cologne-Deutz Bridge基于桥位处的地质条件和景观因素等方面的考虑，德国工程师在修建完科隆-迪兹桥后，又于 1917 年至 1935 年间在莱茵河上修建了多座自锚式悬索桥。其中比较有代表性的是科隆-米尔海姆桥和科瑞菲尔德桥。科隆-米尔海姆桥建成于 1929 年，主跨跨径达 315m，主缆采用现代的钢丝材料，如图 1-2 所示。科瑞菲尔德桥于 1935 年建成，跨径布置为125m+250m+125m，该桥没有采用连续主缆，而是在跨中处断开并锚固，如图 1-3 所示。由于战争原因，莱茵河上的许多桥均在 1945 年被毁坏。除了在德国的大量修建，自锚式悬索桥也在世界其他国家得到了广泛采用。其原因除了自锚式悬索桥能够适应较差的地质条件外，，还源于当时工程师普遍认为更加简便的弹性理论能适用于自锚式悬索桥的计算。例如，1933年建成的主跨为68.6m的美国密苏里州小奈安瓜桥和1939年建成的主跨为106.7m的美国印度安纳州沃巴什河桥。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441;U448.25

【参考文献】