无索区长度对矮塔斜拉桥结构行为的影响分析

发布时间：2020-10-30 16:00

　　 矮塔斜拉桥是在连续梁与斜拉桥两种传统桥梁的基础上,发展而来的一种富有竞争力的组合桥型。凭借卓越的结构性能、优良的经济指标以及优美的外型,矮塔斜拉桥在近20多年来得到迅速发展,并已逐渐成长为一种主流桥型。与常规斜拉桥相比,矮塔斜拉桥在构造上的显著特点是其主梁上具有三段较长的无索区段。在梁段内怎样设定无索区段的长度,使斜拉索结构与连续体系梁结构协调地工作,是设计人员关心的问题。针对这一问题,本文将典型的三跨矮塔斜拉桥梁段内无索区的分布以主塔附近无索区长度、中跨跨中无索区长度以及边跨端部无索区长度三个参数表示,并以此三个参数为研究对象进行结构行为的影响分析。以某大跨度矮塔斜拉桥方案的结构数据为基础,建立(ANSYS)结构参数化有限元模型。在基准桥基础上,设置三个参数合理和可能的变化范围。在不改变其他结构参数的前提下,通过增加或减少斜拉索数量,且保持斜拉索总面积不变的方式来改变研究参数的取值,并据此构建多组模型。利用参数化设计语言(APDL)编制计算程序,分析得到参数变化对车辆荷载作用下主梁内力和变形的影响规律。研究工作与主要结论如下:(1)选取结构弯曲应变能为目标函数,并利用ANSYS优化模块实现了模型的索力优化,得到较为理想的优化结果。(2)得到各组分析模型在最不利荷载工况下结构的静力响应。通过对比和综合分析,得出研究参数与结构静力行为之间具体的关系。其中墩顶负弯矩峰值受塔旁无索区长度的影响较为显著,而跨中弯矩和挠度受跨中无索区长度的影响较为显著。并在此基础上,得出主梁在活载作用下无索区长度与中跨跨径比值的合理范围。(3)经过计算与结果对比,验证了结构非线性效应对分析模型静力响应的影响不超过3%,因而可以忽略该效应以加快计算分析的效率。(4)鉴于无索区的设置方式对矮塔斜拉桥静力性能影响较大的特点,提出通过调整无索区长度的方式来改善和优化结构整体受力的思路,并给出了实现此优化的具体措施。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U441;U448.27
【部分图文】：

塔斜拉桥的起源与命名塔斜拉桥的起源界普遍承认，由 Christian Menn 负责设计并建于 1980 年的甘特 1-1），这座桥既是矮塔斜拉桥的雏形，也被认为是斜拉-连续鼻祖。该桥混凝土箱形梁可以视为由预应力混凝土斜拉板“上，而这种预应力混凝土斜拉板类似于刚性的斜拉索。而且处在于把矮塔、斜拉桥以及刚性索三个组成部分汇聚于一身[6上享誉盛名的桥梁美学杰作，与群山环抱的自然环境相得益创了斜拉桥另一种分支—板拉桥，也为在它之后出现的矮塔有利的条件。虽然这种桥型有很多优点，然而它的弊端也是过大的自重使其抗震性能不佳，以及被混凝土包裹的预应力于这些缺点的存在，使其竞争优势大大降低。因而在工程上已较少采用[7-9]。

小田原港桥

图 1-3 栗东桥在本国设计建造了大量的矮塔斜拉桥，还积极向其他国家进外输出先进的桥梁技术和经验。众所周知，日本是一个地震由于矮塔斜拉桥相比传统梁桥结构自重大为降低，对抗震性，所以这种桥型在日本受到很大的发展。斜拉桥在日本大量实践并获得成功的基础上，世界各国也对关注度。随着各国研究的进一步深入，逐渐认识到其在结构济等方面体现出较大的优势，使得该桥型在世界范围逐渐兴起本以外，瑞士的 Sunniberg（图 1-4）桥也同样是一座知名度很该桥桥跨布置为（59+128+140+134+65）m，因地形的制约，矮的桥塔方案。上部构造为预应力边主梁曲线梁，再加上轻系，梁体高度仅有跨度的 1/175。力学上，该桥采用墩、塔、约束，来重新分配上下部结构的弯矩；美学上，主梁完美的桥墩，犹如少女般婀娜多姿。它已经成为当地一道独特的风
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本文编号：2862699