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多跨连续提篮拱桥静力及抗风性能分析
| 论文题名： | 多跨连续提篮拱桥静力及抗风性能分析 |
| 关键词： | 多跨桥梁;提篮拱桥;静风响应;应力分析 |
| 摘要： | 近二十年，我国建造了大量造型优美的拱桥，多跨连续提篮拱桥更因其流畅的波浪线形和合理的受力体系而受到设计师的青睐。大跨柔性拱桥受力复杂，风荷载可能成为其设计控制因素。本文以大连市普湾新区16号路跨海大桥(五跨连续拱桥，其跨径布置为:50m+170m+200m+170m+50m，全长640m，桥宽48.6m)为工程依托，采用有限元方法、数值模拟方法和风洞试验方法，对多跨连续提篮拱桥的静力特性、自振特性、主梁和拱肋静风系数和全桥静风响应进行了计算分析。 本研究主要内容包括：⑴采用Midas Civil软件建立五连跨拱桥有限元模型，计算在恒荷载和可变荷载作用下各个构件应力和竖向位移值，计算分析温度梯度、索梁温差和吊杆断裂条件下的静力响应。结果表明，温度梯度对五连跨拱桥受力影响较小，索梁温差影响不容忽略，单独吊杆断裂对其两侧各3-4根吊杆有明显影响，次边跨跨中吊杆断裂对周围吊杆影响相对较大。⑵分析了五连跨拱桥的自振特性，分别将五连跨与单独主跨和次边跨结构的自振特性进行了比较，并对单独主跨结构进行了多种参数分析。分析表明，单独主跨和次边跨与五连跨对应的自振模态基本一致。换言之，主跨和次边跨相互影响基本可以忽略。这为在风洞实验室中分别对主跨和次边跨单独进行模型试验（藉此可以采用较大几何缩尺比模型）提供了依据。⑶基于CFD数值模拟方法，计算了攻角连续变化条件下主梁三分力系数。该方法不同于传统计算离散攻角条件下三分力系数，大大降低了数值建模工作量，且提供了更完备的参数信息，为今后采用数值模拟方法计算主梁三分力系数提供了一种有效途径。通过风洞试验研究了两种高宽边拱肋在不同间距条件下的迎风侧和背风侧拱肋阻力系数。具体试验方法包括两种:其一是采用传统方法，即分别设置不同拱肋间距的方法;其二是通过牵引装置实现拱肋间距缓慢变化，同步测量迎风侧或背风侧拱肋阻力。试验结果表明，第二种方法方便快捷，且能保证试验测量精度。迎风侧和背风侧拱肋阻力系数与高宽比、拱肋间距密切相关，对于背风侧拱肋，规范提供结果偏于保守。⑷基于有限元模型和桥梁构件静三分力系数，对桥梁在不同初始风攻角、风速条件下结构的静风响应（包括内力、应力、位移）进行了计算分析。结果表明，该连续提篮拱桥刚度较大，满足抗风安全需要。 |
| 作者： | 涂莹莹 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张哲;许福友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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