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高铁三塔钢桁梁斜拉桥体系构造优化与抗震性能研究
| 论文题名： | 高铁三塔钢桁梁斜拉桥体系构造优化与抗震性能研究 |
| 关键词： | 高铁三塔钢桁梁斜拉桥;结构体系;参数优化;抗震性能 |
| 摘要： | 斜拉桥本身是一种柔性结构，而铁路桥梁列车荷载大，对桥梁的竖向刚度要求远高于公路桥梁。三塔斜拉桥由于中塔无端锚索锚固，容易产生偏转，从而使桥梁的柔性比普通双塔单主跨斜拉桥更大。对高铁三塔钢桁梁斜拉桥力学性能的影响因素进行分析，可以改善中塔和主梁的变形及内力。因此，有必要研究高铁三塔钢桁梁斜拉桥的受力性能。本文针对某高铁三塔钢桁梁斜拉桥，采用理论分析、数值模拟等研究方法，开展了其受力性能的研究。本文的主要研究内容与结论如下： （1）通过建立结构空间有限元模型，研究了高铁三塔钢桁梁斜拉桥的合理结构体系，并对比分析三种结构体系的力学响应。首先，对比分析半漂浮体系、固结体系和支承体系的静力、动力响应。其次，在列车荷载作用下分析了高铁三塔钢桁梁斜拉桥的构件力学性能。研究结果表明：支承体系是高铁三塔钢桁梁斜拉桥的合理结构体系；列车活载作用下钢主梁最大拉应力为 70MPa，最大压应力为104MPa，斜拉索在中塔尾索处应力幅最大，为182MPa。 （2）通过建立结构空间有限元模型，研究了高铁三塔钢桁梁斜拉桥刚度提高方法。首先，分析了钢桁梁高跨比对斜拉桥主梁竖向挠度和主塔纵桥向位移的影响，建立了主梁竖向挠跨比与高跨比的方程。其次，分析了塔梁刚度对斜拉桥主梁竖向位移的影响，提出了主塔与主梁刚度的合理匹配区间。最后，对比分析了三种加劲索对提高斜拉桥刚度的效果。研究结果表明：主梁高跨比增加可以一定程度增强全桥刚度，但增幅有限；主塔或主梁的刚度不能无限提高，通过分析给出了塔梁刚度的合理匹配区间；三种纵向加劲索方式中采用中塔稳定索的方式来提高结构的整体刚度较为适合。 （3）通过建立结构空间有限元模型，研究了结构体系与刚度参数优化后的高铁三塔钢桁梁斜拉桥的抗震性能，提出了高铁三塔钢桁梁斜拉桥的减隔震措施。首先，研究行波效应对该类斜拉桥地震效应的影响。其次，通过在主塔处设置液体黏滞阻尼器来减小结构的地震响应，分析了黏滞阻尼器参数敏感性。最后，通过中塔采用不同参数的粘滞阻尼器，进一步优化结构受力和位移。研究结果表明：边塔的塔底弯矩在低波速下会出现增大的现象；三塔设置相同黏滞阻尼器可以不同程度降低结构内力和位移；中塔采用C=6000kN/（m/s）α、α=0.4的黏滞阻尼器时，三塔内力均较小，且边塔可以更好的分担中塔受力。 |
| 作者： | 王志仁 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 秦煜;王威娜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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