单索面钢箱梁斜拉桥扭转性能研究

发布时间：2020-09-28 06:37

　　 单索面斜拉桥具有行车视野开阔,简洁优美的优点。布置在行车道中央的桥塔与直接锚固在梁中线的拉索使材料用量较省。对于拉索疲劳问题,采用单索面布置是有利的。基于以上优点,单索面斜拉桥为工程界普遍采用。但单索面布置并不能够为主梁提供额外的扭转刚度。因此主梁一般采用抗扭刚度较大的箱形截面。当采用薄壁钢箱梁时,其偏载作用下扭转畸变效应是值得探讨的。本文研究单索面钢箱梁斜拉桥偏载作用下的扭转畸变效应。首先回顾了分析箱梁刚性扭转基于乌曼斯基第二理论的解析法,及分析箱梁畸变效应的弹性地基梁相似法。采用解析法,杆系有限元法,板壳有限元法分别计算钢箱梁刚性扭转响应。综合分析得到钢箱梁偏载作用下钢箱梁空间应力分布规律。通过对比解析法和板壳有限元法的计算结果,发现约束扭转占比为1的位置处,解析应力计算结果偏于保守。揭示了经典理论的局限性。并从扭转角,扭转应力,主梁形式,支承布置等角度探讨单索面钢箱梁斜拉桥跨径限值,提出若干设计建议。采用弹性地基梁比拟法和板壳单元法计算箱梁的畸变效应。检验弹性地基梁比拟法计算畸变的可靠性。阐述宽箱梁畸变行为的力学机理。明确钢箱梁畸变效应沿截面横向,桥梁纵向的分布规律。根据应力计算结果和规律指出扭转工况下箱梁外腹板受力最为不利。针对本桥外腹板,给出沿桥纵向不同区域对应的不同应力放大系数,以达到近似考虑扭转应力的目的。明确沿纵桥向不同区段控制外腹板稳定设计的荷载工况。对考虑了扭转应力的腹板,给出纵向加劲肋合理配置位置。最后,分析轴力作用下扭转的二次效应,考虑二次效应的弯扭正应力较之前数值增加很小,设计计算中不必过度关注。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U448.27
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文是最不利的。明确该位置在相同荷载作用下腹板弯曲应力的关系如何。进而针对单索面钢箱梁斜拉桥提出合理的应力放大系数。并对该位置给出若干设计建议。（4）采用有限元方法分析斜拉索强大轴向压力作用下扭转的二次效应。1.5 实际工程背景简介本文依托辽宁省铁岭市凡河四桥。凡河四桥为独塔斜拉桥，跨径布置为140m+110m。该桥特点鲜明：桥塔：由直线和圆弧线为桥塔轴线的三肢钢箱塔相互倚靠交错，横向通过撑杆连接，构成梭形桥塔。边跨 110m 侧采用双索面布置，拉索分别锚固在构成边塔柱的两肢桥塔上，主跨 140m 采用单索面布置，拉索直接锚固在中塔柱的一肢钢塔上。桥面以上塔柱采用钢箱结构，桥面以下采用混凝土结构。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文箱梁结合处，实心断面长 2m。混凝土主梁为了保证与钢箱梁可靠连接，设置长 2.5m 的实心混凝土段，并且这一段为了更好地提供扭转约束，其与主塔固结。加劲肋构成的箱室尺寸较小，剪力流于其上形成的抵抗扭矩过小，基本可以忽略。因此此处不予介绍加劲肋的尺寸。凡河四桥截面具体尺寸如图 1-5：

分析约束扭转，要先求解截面上纵定翘曲应变；利用广义胡克定律确定翘曲正曲剪应力。约束扭转分析中，补充的假定如下：转应力沿壁厚均匀分布，并且杆件纵向纤应力间的关系为： 0ttS Z t表示，则有：0qtS Z 扭转分析中，纵向翘曲位移 假定与自由性理论，参照图 2-11，薄壁单元体剪切应变S Z

【参考文献】

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1 林元培,章曾焕,卢永成,丁建康,张剑英;上海东海大桥工程总体设计[J];城市道桥与防洪;2004年04期

2 曾明根,石洞,石志源;黄山太平湖大桥设计[J];公路;1997年08期

3 张士铎,刘吉柱;单室薄壁梯形箱梁的畸变应力[J];北京工业大学学报;1987年01期

4 程翔云;单室矩形箱梁两种畸变微分方程的互换性[J];桥梁建设;1984年02期

5 梅家仁;单室梯箱畸变计算[J];中南公路工程;1983年02期

6 周履;单室矩形箱梁畸变计算[J];桥梁建设;1980年04期

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1 王博;双塔单索面斜拉桥超宽钢箱梁受力分析[D];湖南大学;2016年

2 牛祥恒;单索面钢箱梁斜拉桥的抗扭性能研究[D];长安大学;2014年

3 许伟龙;预应力混凝土宽箱梁单索面斜拉桥抗扭性能研究[D];浙江工业大学;2011年

4 谢尉鸿;钢—混凝土箱型结合梁斜拉桥设计[D];同济大学;2007年

5 陈智俊;独塔单索面斜拉桥主梁扭转性能研究[D];华中科技大学;2006年

本文编号：2828456