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3500m跨径悬索桥方案设计及抗风稳定性分析
| 论文题名： | 3500m跨径悬索桥方案设计及抗风稳定性分析 |
| 关键词： | 悬索桥;抗风性能;气动稳定性;失效模式 |
| 摘要： | 跨径增加遭遇的一个重要瓶颈就是风荷载作用下的气动稳定性问题，主要包括静风稳定性和颤振稳定性。提高超大跨径悬索桥结构的抗风性能是突破极限跨径的关键。因此，对超大跨径悬索桥的静、动力特性和气动稳定性进行研究是十分必要的。 本文进行的主要工作有: (1)在悬索桥计算理论的基础上，参考世界上已有悬索桥的尺寸参数，提出了跨径为3500m的悬索桥设计方案。 (2)以分段弹性悬链线理论为基础，提出简便高效的线形计算方法，并将计算结果与现有商业软件进行比对，验证其精度符合要求。 (3)考虑静风荷载非线性、几何非线性，基于内-外双重增量迭代方法，利用ANSYS/APDL参数化语言编写静风稳定计算程序，对3500m跨径悬索桥的静风荷载响应进行了全程跟踪分析。 (4)研究不同风攻角下，超大跨径悬索桥静风失稳的机理和特征;讨论主缆静风荷载、矢跨比、主缆中心距、加劲梁截面抗扭刚度以及加劲梁宽度对结构的风速-变形曲线、风速-应力曲线以及临界风速的影响，提出提高超大跨径悬索桥失稳临界风速的有效措施。 (5)对结构的颤振稳定性进行简化评价。 研究表明:强度和刚度问题并非制约悬索桥跨径发展的主因，随着跨径增加，结构抵抗活载的能力有所提高，但跨径增加导致结构柔性增强，动力问题和稳定性问题变得突出。根据三维静风稳定计算结果可知，初始风攻角和截面三分力系数曲线可决定结构的位移发展方向以及结构失效模式，结构发生静风失稳的主要原因是几何非线性导致几何刚度矩阵发生变化，引起位移发生突变。提高悬索桥静风失稳临界风速的关键是提高结构的整体抗扭刚度，可以采取的措施有:增加加劲梁截面的抗扭刚度、降低矢跨比和提高宽跨比。跨径增加导致结构的扭转频率减小，颤振稳定性问题比静风稳定性问题更加突出，传统钢箱梁无法满足计算要求，需采取分体式钢箱梁以及必要的气动措施。 |
| 作者： | 何源 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 廖海黎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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