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《郑州大学》 2006年
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刚性索自锚式悬索桥力学性能分析

朱倩  
【摘要】:自锚式悬索桥在国内是一种新型结构形式,从国内已建成的和正在建设的自锚式悬索桥可以看出,对中小跨径的城市桥梁设计,自锚式悬索桥是一个合适的且有竞争力的桥型。由于国内外修建的自锚式悬索桥很少,人们对其力学特性以及各几何参数变化对内力的影响规律了解还不是很深入,基于此,本文以平顶山建设路立交桥——自锚式悬索桥为工程实例,对自锚式悬索桥的力学特性以及各设计参数变化对内力的影响规律进行了仔细的研究,本文所做工作正是在此背景下开展的。 根据平顶山建设路立交桥——刚性自锚式悬索桥的结构特点,采用桥梁有限元计算程序Midas/Civil对桥梁进行离散,建立了该刚性自锚式悬索桥的空间有限元计算模型,对该桥进行了静动力分析,对各种控制因素进行研究和比较;利用ANSYS有限元程序对该桥边跨端部锚固区梁段进行局部应力分析,研究该部分的局部受力性能。综合以上工作,本文得出以下结论: 1.该自锚式悬索桥在恒载作用下主梁基本维持初始标高,略有向下的位移;由于主缆自锚的缘故,主梁全截面受压;桥梁各构件受力均在桥梁设计规范规定范围之内,表明桥梁结构受力合理。恒载加活载作用下该自锚式悬索桥主梁的位移、内力和应力值相比恒载作用均有一定的增加,计算结果均在桥梁设计规范规定范围之内;由于主缆和吊杆有外包结构,施加活载后其表现为刚性,主缆和吊杆除了承受拉力之外,也承受一部分弯矩,增加了主缆和吊杆的刚度。 2.该自锚式悬索桥的振动主要有全桥竖向振动、扭转振动和主塔横向振动3种振动形式;首先出现全桥竖向振动及扭转振动,之后才出现主塔横向振动,说明该自锚式悬索桥竖向刚度相对较小;各阶频率相对较高,说明该桥刚度较大;第1阶扭转频率相对第1阶竖向弯曲频率提高较多,说明主梁的扭转刚度较大;刚性索自锚式悬索桥自振频率比柔性索自锚式悬索桥自振频率有所提高,两者振型一致。 3.对于中小跨度的自锚式悬索桥,主梁跨中弯矩和挠度与地锚式悬索桥相差不大;弹性理论完全可以进行自锚式悬索桥的设计计算和分析;混凝土的收缩、徐变和主梁拱度对自锚式悬索桥的梁体受力影响较大。在实际自锚式悬索桥设计中,应综合考虑各种因素的影响,合理地选择桥梁的矢跨比、主梁拱度等一些设计参数,使混凝土自锚式悬索桥的经济性和实用性相统一。 4.在局部受力分析中,主梁端部主缆锚固位置处局部应力超限,其他部位的应力均满足规范要求;建议将局部应力超限位置进行局部加强处理。 本文计算数据和结论可为该自锚式悬索桥在运营过程中的健康检测和维护提供基础性数据,可为同类型桥梁的设计、施工提供参考,本文具有较高的工程应用价值。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U448.25

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