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大型悬索桥散索鞍构造设计与受力特性研究
| 论文题名： | 大型悬索桥散索鞍构造设计与受力特性研究 |
| 关键词： | 悬索桥;摆轴式散索鞍;分体式构造;受力特性 |
| 摘要： | 散索鞍是悬索桥的重要组成构件，用于支承主缆、改变主缆的传力方向，并将主缆分散为索股分别锚固在锚碇上。散索鞍一般为整体式构造，跨径大时重量大、运输和吊装难度大。为适应山区悬索桥建设需要，我国在贵州省开州湖特大桥中首次采用了分体式摆轴散索鞍。目前，关于悬索桥索鞍的研究主要集中在主索鞍，对散索鞍乃至分体式摆轴散索鞍的研究资料还比较少，其分体式的构造对散索鞍力学特性的影响尚不充分。因此，深入研究分体式摆轴散索鞍的构造设计与受力特性是很有必要的，研究成果可为今后实际工程中散索鞍设计和选型提供一定参考。本文以跨径 1100m 的单跨钢桁梁悬索桥为工程依托，利用MIDAS Civil对全桥建模计算，得到作用在散索鞍上的主缆拉力值，使用CATIA V5对散索鞍3D建模，导入ANSYS Workbench 中，计算散索鞍的应力、变形、稳定性和动力性能等，对分体式摆轴散索鞍进行研究。论文开展的主要工作如下： （1）综述国内外悬索桥主索鞍与散索鞍的研究进展，重点介绍摆轴式散索鞍的研究现状。以某桥摆轴式散索鞍安装为案例，总结了分体式摆轴散索鞍运输安全、便于吊装等优点。 （2）阐述散索鞍鞍槽的竖弯和横弯设计参数之间的关系，对分体式摆轴散索鞍进行理论计算，提出了分体式摆轴散索鞍分体处剪力的计算公式和摆轴安全状态的判断条件。 （3）对依托工程的悬索桥进行计算，得到主缆拉力值并将其施加在散索鞍上，通过有限元分析，比较分体式摆轴散索鞍和整体式摆轴散索鞍在材料用量、应力、变形、稳定性和动力特性等方面的差异。结果表明，虽然分体式的材料用量、最大应力值、变形、稳定性和动力特性均稍逊于整体式，但分体式摆轴散索鞍的局部受力更均匀，材料利用率更高。 （4）从强度、稳定性、刚度的角度对散索鞍进行综合研究，分析了分体式摆轴散索鞍受力性能的影响因素，得到分体式摆轴散索鞍的承载力系数和安全性能。通过保守计算，得出分体式摆轴散索鞍有1.61倍设计荷载的安全储备。 （5）针对分体式摆轴散索鞍，设计不同尺寸参数的上鞍头和下鞍体，利用有限元模拟做受力分析并进行对比，研究分体式摆轴散索鞍对各部位的设计参数敏感性，以此为依据对分体式摆轴散索鞍进行结构优化，得到在分体式摆轴散索鞍的上鞍体鞍槽侧壁端部厚度采用130mm，上鞍体肋板厚度采用60mm，下鞍体钢板厚度采用70mm的设计组合，可以使材料发挥更高的利用率。 |
| 作者： | 刘雷轩 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 王学敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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