自锚式悬索桥关键技术分析与研究

发布时间：2020-06-17 07:44

【摘要】：近年来,自锚式悬索桥因其造型美观、对地形地质适应能力强以及良好的经济性能等优点逐渐受到人们的青睐。由于锚固方式的改变,自锚式悬索桥在结构受力和施工控制等方面比传统的地锚式悬索桥更为复杂。本文结合在建的阜阳市泉河大桥,采用通用有限元程序MIDAS/CIVIL和大型数学软件MATLAB,对自锚式悬索桥合理成桥状态、主缆找形和体系转换等关键技术进行了分析研究,主要研究内容如下:(1)对主缆找形计算理论进行了分析,推导了抛物线理论、悬链线理论和分段悬链线理论下的缆索线形。在分段悬链线理论的基础上,对成桥状态和空缆状态的主缆线形计算方法进行了分析。根据索鞍处主缆的力学关系和几何条件,建立索鞍位置精确计算的非线性方程组,对索鞍位置、索鞍切点进行计算并对索鞍处主缆的无应力长度进行修正。(2)提出了确定自锚式悬索桥合理成桥状态的计算方法。基于最小弯曲能量法和分段悬链线法,考虑主缆和加劲梁在连接处的力的平衡条件和变形相容条件,借助有限元软件,进行多次迭代计算直至收敛,最终得到合理成桥状态。(3)在合理成桥状态的基础上,采用非线性有限元对成桥状态和空缆状态的主缆线形进行分析。基于索鞍位置精确计算原理,进一步确定了索鞍预偏量和索鞍切点位置,并对索鞍处的主缆无应力长度进行修正。(4)拟定吊索张拉施工方案,并采用无应力状态法对体系转换过程中的吊索索力、主缆内力变化规律进行研究,为桥梁的施工控制提供理论依据。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.25
【图文】：

自锚式悬索桥,垂跨比,主缆,韩国

竣工于1990年的日本此花大桥[9-10](图1.1)是自1955年以来建成的第一座大跨度单索面斜吊索自锚式悬索桥，是现代自锚式悬索桥的开山之作。主桥跨度为300m，主跨主缆垂跨比为1/6，比传统的地锚式悬索桥垂跨比要大，这样有利于减小主缆水平分力，从而减小加劲梁受到的轴压力。主梁采用高度为3.17m的单箱三室钢箱梁，主梁梁高与跨度之比为1：95，使得桥的外观显得非常轻巧。图 1.1 此花大桥Fig 1.1 Konohana Bridge（2）韩国永宗大桥建成于2000年的韩国永宗大桥[11-12]位于韩国汉城仁川国际机场通往汉城市区的高速公路上，是世界上首座双层行车公铁两用自锚式悬索桥。该桥主桥跨径布

主缆,垂跨比,加劲梁,海湾大桥

第一章绪论3置为125m+300m+125m，主跨主缆垂跨比为1/5，见图1.2。加劲梁采用三跨连续钢桁梁，梁高12m。该桥在借鉴此花大桥的基础上，主要作了以下三点改变：①主缆的垂跨比增大到1/5，较此花大桥主缆垂跨比增加20%，以减小主缆在加劲梁中产生的轴压力；②主缆采用空间双主缆的布置形式，与倾斜的吊索组成三维体系，有利于增强结构的横向稳定性；③采用桁架体系加劲梁，主梁的刚度较大，使得主梁施工更加便利。图 1.2 永宗大桥Fig 1.2 Yeongjong Bridge（3）美国新奥克兰海湾大桥建成于2013年的美国新奥克兰海湾大桥[13]位于巴拉圭查岛和奥克兰之间，是目前世界上跨度最大的独塔自锚式悬索桥。该桥主桥跨径布置为180m+385m

【参考文献】