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考虑索夹影响的悬索桥主缆线形精细化分析
| 论文题名： | 考虑索夹影响的悬索桥主缆线形精细化分析 |
| 关键词： | 悬索桥;索夹构件;主缆线形;弯曲刚度;吊索力 |
| 摘要： | 主缆作为悬索桥结构的重要承力构件，随着悬索桥跨径的增大，其弯曲刚度对主缆线形的影响将愈发凸显;索夹作为悬索桥主缆与吊索的连接及传力构件，现代悬索桥中“销接式”索夹可以将吊索索力分散为索夹长度范围内的分布力。目前，在悬索桥结构的整体计算理论及分析方法中，均将主缆简化为分段悬链线、将吊索与主缆的连接简化为集中力形式，对于主缆直径较大、索夹长度较长的悬索桥结构，上述简化方式可能引起主缆线形及吊索力的计算值偏离结构真实值，可行的优化方法是在有限元计算中考虑主缆弯曲刚度及索夹构件对结构的影响。本文主要通过以下几个方面对主缆线形的计算模式进行分析研究: (1)基于多尺度有限元计算方法，综合考虑索夹螺杆的张拉、索夹与主缆间的界面接触，研究了索夹构件的传力机理，对比分析了索夹长度、索夹倾角、主缆弯曲刚度等对索夹传力机理的影响，并在此基础上提出了3种可行的索夹传力简化模式。 (2)在索夹传力简化模式的基础上总结了4种主缆线形计算模式，分别以一座主跨218m的自锚式悬索桥和一座主跨600m的地锚式悬索桥为工程依托，详细分析了不同主缆线形计算模式对主缆线形、吊索力及吊索无应力长度的影响。 (3)在算例结构的基础上，通过结构再设计，分别拟定7种跨径布置的自锚及地锚式悬索桥结构，重点讨论了主缆弯曲刚度、索夹传力简化模式对不同跨度悬索桥主缆线形及吊索力的影响及影响程度，提出了不同跨度悬索桥的精细化计算模型建议。 研究结果表明，索夹范围内的主缆竖向力呈凹抛物线形式分布，主缆弯曲刚度的形成会促进索夹传力路径向索夹端部移动。采用“均布力形式”得到的主缆成桥线形更接近于实际线形，采用“二力杆形式”得到的主缆成桥线形整体高于实际线形。对于自锚式悬索桥，当主缆跨度小于150m时，桥塔至1/4跨范围内的主缆线形计算需要考虑索夹的影响;当主缆跨度在[150m，250m]范围内时，吊索力的计算需要考虑主缆弯曲刚度的影响，且靠近桥塔的主缆线形计算需要考虑索夹的影响;当主缆跨度在[250m，350m]范围内时，主缆线形及吊索力的计算均需要考虑主缆弯曲刚度的影响，且靠近桥塔的主缆线形计算需要考虑索夹的影响;当主缆跨度大于350m时，主缆线形及吊索力的计算仅需考虑主缆弯曲刚度的影响。对于地锚式悬索桥，当主缆跨度小于250m时，靠近桥塔的主缆线形计算需要考虑索夹的影响;当主缆跨度在[250m，500m]范围内时，无需考虑主缆弯曲刚度及索夹的影响;当主缆跨度大于500m时，主缆线形计算需要考虑主缆弯曲刚度的影响。 |
| 作者： | 李京 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 沈锐利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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