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独-斜塔斜拉桥静动力性能参数化分析
| 论文题名： | 独-斜塔斜拉桥静动力性能参数化分析 |
| 关键词： | 独斜塔斜拉桥;静动力性能;参数化设计;抗风稳定性 |
| 摘要： | 独-斜塔混合梁斜拉桥作为一种结构较为新颖且复杂的斜拉结构，对该类桥梁的参数化研究相对较少。同时出于合理设计的考虑，对此类桥梁进行静动力参数化分析也是十分必要的。故本文选择一地区条件较为复杂的独斜塔钢-混混合梁单索面跨海斜拉桥为例，进行静动力参数化分析如下： （1）将斜拉结构简化，以主梁位移为研究对象，建立不同梁段位移插值函数。随后通过能量法求得斜拉结构总势能，应用Ritz法对各位移插值函数待定系数解析解进行推导。确定部分静力影响参数。随后对斜拉桥剩余两种组成结构进行讨论，确定剩余静力影响参数。根据规范及参考文献确定推导所得影响参数取值范围。随后通过有限元软件建模，对各参数取值范围内的桥梁力学性能指标变化趋势及幅度进行分析，通过分析各参数下的力学性能指标变化规律和变化幅度，给出设计中应重点考虑参数。 （2）通过对桥址及桥梁设计等级的分析确定动力分析内容。通过Midascivil建立鱼腹式箱梁的梁格模型，对该桥自振频率进行分析，并将自振特性与频率与Abaqus对比验证梁格模型正确性。从而确定辅助墩增设合理。 （3）采用AnsysFluent模块，对该桥风致振动响应进行分析。通过对比流场分布及三分力系数可得确定最优截面为鱼腹式箱梁。随后对截面参数（梁高）进行参数化分析。确定该桥最佳主梁高度范围。 （4）通过对比风洞试验数据，试验数据与CFD模型数据在趋势上基本一致，数值上总体贴合。验证了模型及结果的正确性。从试验结果来看，马新大桥抗风稳定性良好。 经分析可得，静力影响参数为结构参数：边主跨比、桥塔高度、桥塔倾角、斜拉索间距、无索区长度；刚度参数：主梁刚度、桥塔刚度、斜拉索刚度；荷载参数：主梁自重、拉索张拉力、二期恒载。且敏感性排序为边主跨比＞桥塔高度＞拉索间距＞桥塔倾角＞无索区长度＞荷载参数＞刚度参数；桥梁动力性能中，该桥自振周期较长，结构偏柔。辅助墩对桥梁刚度的贡献不可忽略。因此辅助墩的设置合理。风致振动分析中，由于鱼腹式箱梁的流线型设计，该截面形式稳定性更好。确定最优截面后，对截面高度的影响进行分析。由于主梁高度的增加，迎风面积增加，使得三分力系数增加。因此为追求较好的抗风稳定性，主梁高度不宜过高应在3.0-4.0m。同时结合风洞试验报告可得，在设计风速内，桥梁不会发生驰振、颤振现象且涡激振动的概率较小。该桥抗风稳定性良好。 |
| 作者： | 毕枥 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘世忠;张国文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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