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自锚式悬索桥主梁拱度对静动力特性的影响分析
| 论文题名： | 自锚式悬索桥主梁拱度对静动力特性的影响分析 |
| 关键词： | 自锚式悬索桥;主梁拱度;静力分析;动力分析 |
| 摘要： | 自锚式悬索桥在近年来在城市桥梁中得到了广泛应用,但自锚式悬索桥的主梁受到巨大的轴向压力,受力特点也由地锚式的柔性结构转化为压弯结构。因此,主梁为抵抗巨大的轴力与弯矩而要增加横截面积及自身强度,这样就会造成材料和费用的增加。对此,本文提出设置主梁拱度来抵消部分轴压力,改善自锚式悬索桥的受力特性。以某跨度布置为(75.0+200.0+75.0)m的自锚式悬索桥为例,分别建立了主梁拱度为0.5％,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%,3.0%(分别对应矢高0.438m,0.875m,1.313m,1.750m,2.188m,2.625m)时的三维空间有限元分析模型,分析了其在成桥阶段二期恒载作用时,由主缆与主梁共同组成的受力体系在静力性能与动力性能方面的响应。主要内容如下: (1)回顾了自锚式悬索桥的发展历程,目前国内外的研究现状,自锚式悬索桥的主要结构形式、受力特点、主要构造及相应功能。 (2)阐述了悬索桥计算的基本计算分析理论如:弹性理论、挠度理论、有限元理论,并论述了针对于自锚式悬索桥的非线性有限元分析方法及自锚式的非线性响应。 (3)基于自锚式悬索桥主梁压弯受力情况,从理论计算上专门研究了设置主梁拱度时,拱度变化对自锚式悬索桥在力学性能方面的影响,并论述了MIDAS/Civil软件模型建立时各个部分的模拟。 (4)通过成桥阶段二期恒载作用时静力性能分析可知,设置主梁拱度可以部分有效的减小主缆的轴力跨中挠度及主梁的轴力、弯矩和跨中挠度,即对悬索桥的静力性能产生明显的有利影响。并且这种改善会随着拱度的增加而增加,因此,在满足桥面纵向坡度的情况下,可尽量的增加主梁的跨中拱度。 (5)通过成桥阶段二期恒载作用时动力性能分析可知,主梁拱度的设置进一步强化了自锚式悬索桥中主梁为压弯构件的受力性能,使主梁由单纯的平面结构转化为空间结构,也就相当于在主梁上加设了纵向拱肋,因此,可提高桥梁的抗弯刚度,增强横桥向稳定性,进而有效的改善桥梁的自由振动特性。另外主梁拱度还可以明显改善桥梁在动荷载作用下随时间变化的动力反应特性。 综上所述,可知主梁拱度的设置会对自锚式悬索桥的静力特性、动力特性产生重要的有利影响,因此可通过此设置获得较好的技术,经济和社会效益。 |
| 作者： | 范志甫 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 谭红霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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