收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

合成桥面桁梁悬索桥静动力分析理论研究

彭旺虎  
【摘要】:本文针对合成桥面桁梁建立等效的连续模型,开展了一系列的理论研究和参数分析,主要包括合成桥面桁梁的约束扭转和剪力滞效应,以及合成桥面桁梁悬索桥的静力效应和自振特性。主要研究工作如下: (1)对已修建悬索桥中的桁架加劲梁的型式和结构参数作了归纳和统计分析,分析了主桁、横联和水平联等桁片各自可选型式的特点,给出了桁梁高度等设计参数的经验取用规则。阐述了合成桥面桁梁的结构特点和构造型式,并以澧水大桥为工程背景,对照原设计的常规桁梁及混凝土桥面方案,设计了采用合成桥面桁梁作加劲梁的方案,对比分析了混凝土桥面和合成型钢桥面的技术经济特点。 (2)合成桥面桁梁是正交异性钢桥面和空间桁梁的组合结构。桁梁连续化方法的基本思想是将腹杆系转化成等效的剪切薄壁。本文将这一方法扩展到合成桥面桁梁中,提出了钢桥面的等效正向厚度和等效剪切厚度的概念,以体现其抵抗纵向变形和切向变形能力的差异,而桁架腹杆系的等效正向厚度取为零。由此桁梁、合成桥面桁梁形成参数形式上统一的比拟薄壁梁,再根据乌氏第二理论的基本原理分析它们的约束扭转问题,获得它们的扭转特征。在此基础上进一步分析了主桁、平联和桥面参数对合成桥面桁梁扭转性能的影响,并从扭转应变能的角度揭示薄壁梁扭转属性,提出了以翘曲应变能与总的扭转应变能的比率作为衡量标准,当其小于0.05时结构扭转行为趋于自由扭转,还给出了该比率与控制性的无量纲参数——截面翘曲系数ν和杆件扭转系数的关系,揭示了悬索桥中常规桁梁、合成桥面桁梁、扁平钢箱梁的截面翘曲特点和扭转属性。 (3)合成桥面桁梁中钢桥面作为整个桁梁的翼缘参与整体受力,在竖向横力弯曲时会出现剪力滞问题。同样地将合成桥面桁梁转化成等效的薄壁梁,利用能量变分方法分析它的剪滞效应。针对合成桥面桁梁的结构特点,分析时引入梁的挠度、截面转角和翼缘最大纵向位移差三个独立的广义位移,同时引入一个全截面上均匀纵向位移以满足截面正应力平衡的条件,总势能计算时考虑主桁的比拟腹板的剪切应变能,也考虑了钢桥面作为加劲翼缘与平板翼缘的差异。按照最小势能原理建立了关于三个广义位移的基本微分方程。进一步分析了剪滞翘曲函数阶次的合理选取,以及桥面跨宽比、桥面板厚度、加劲肋板厚、加劲肋型式等结构参数影响有效宽度系数的变化规律。比较分析了多个外国规范中对加劲板翼缘有效宽度系数的具体规定,给出了推荐的方法。提出了节间剪滞效应的概念来分析主桁节点处桥面的应力集中问题。 (4)基于线性挠度理论,运用直接迭代解法分析悬索桥的竖向静力行为,获得了加劲梁在设计活载下的弯矩、剪力分布,再结合剪力滞理论解析地揭示了合成桥面桁架加劲梁在典型控制内力工况下的剪力滞特点,在集中荷载的直接作用截面,桥面应力的不均匀分布仍然可观。合成桥面桁架加劲梁的各个截面在最大弯矩工况下的桥面有效宽度系数很相近,这是有别于无缆索支承的单纯梁结构的特征。对于悬索桥的横向静力行为,运用三角级数解法求解横向膜理论,分析比较了合成桥面桁梁悬索桥与常规钢桁梁、钢箱梁悬索桥的横风荷载效应差异。 (5)推演了包含主缆和加劲梁完备位移的空间耦合振动方程,揭示了悬索桥面内振动和空间振动时的位移耦联关系。建立面内竖向—纵向耦合振动的实用分析模型,其中计入了主缆纵向位移因素,获得了低阶反对称竖向振动和纵向振动的耦合振动频率的估算公式,分析了缆、梁结构参数对耦合效应的影响,在实际的缆、梁结构参数范围限定下,这种耦合振动对于加劲梁纵向无约束的悬索桥是普遍存在的。针对设置中央扣的悬索桥,建立了考虑跨中位移的分段的主缆相容方程,以及跨中断面主缆纵向位移与中央扣、加劲梁变形的协调条件。从附加缆力发生变化的角度阐明了中央扣对各类振型的影响效果,在反对称扭转振动时,主缆在中央扣前后会产生反对称的附加缆力,从而提高该振型的频率。推演出设置中央扣的悬索桥的扭转振动方程,求得振动频率方程和振型表达式,提取了决定自振特征的无量纲参数,诸如主缆弹性刚度与主缆重力刚度及加劲梁刚度之和的比率等,并作了参数分析,得到了缆、梁结构参数和中央扣结构参数对扭转振型和频率的影响效果,还用里兹法得到包含中央扣影响的扭转频率估算公式。最后利用振动性状结果对背景工程澧水大桥的合成桥面桁梁方案作了风致稳定性评估。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 罗喜恒,肖汝诚,项海帆;悬索桥施工过程精细化分析研究[J];土木工程学报;2005年10期
2 王志诚,彭世恩,吴东升;国道214线某悬索桥主缆施工监控[J];四川建筑;2005年04期
3 殷俊;;阳逻大桥悬索桥施工中大型卷扬机的应用[J];中国科技财富;2009年08期
4 彭世恩;大跨度悬索桥猫道设计概述[J];四川建筑;2005年04期
5 肖军良;;山区悬索桥施工控制中的若干问题[J];中国高新技术企业;2009年04期
6 荀东亮;王敏;潘桂林;刘浩;;悬索桥先导索架设方法在我国的创新和进展[J];城市道桥与防洪;2009年01期
7 李君君;鲍飞宇;周继超;;关于自锚式悬索桥施工控制方法的研究[J];交通标准化;2007年06期
8 ;三跨连续钢箱梁悬索桥施工监控新技术的研究通过技术鉴定[J];西南交通大学学报;2002年04期
9 胡利平;悬索桥施工过程中主缆温度效应分析[J];中国建设信息;2003年19期
10 陈春华;自锚式悬索桥施工技术研究[J];铁道建筑;2005年12期
11 张新军;吕燕萍;;悬索桥施工过程抗风研究回顾及展望[J];公路;2006年10期
12 徐岳,张劲泉,鲜正洪;悬索桥施工控制方法的研究[J];西安公路交通大学学报;1997年04期
13 毛鸿银,项海帆;悬索桥施工猫道的动力特性分析[J];同济大学学报(自然科学版);1998年03期
14 胡利平,韩大建;悬索桥施工控制分析[J];工程设计CAD与智能建筑;2002年03期
15 杨学祥;张明卓;朱艳;张靖;;大跨度悬索桥施工猫道若干问题综述[J];世界桥梁;2007年02期
16 袁帅华;孙斌;肖汝诚;;珠江黄埔大桥南汊悬索桥施工监控系统研究[J];中外公路;2008年01期
17 冉茂学;许红胜;;山区大跨悬索桥施工缆索吊机的设计要点[J];中外公路;2009年04期
18 段星红;液压卷扬机在虎门大桥悬索桥施工中的应用[J];广东公路交通;1999年04期
19 王国峰;王宗仁;;悬索桥索夹的施工放样[J];黑龙江交通科技;2008年07期
20 闫子才;;等力同步多顶张拉系统研制及在澜沧江悬索桥施工中的应用[J];桥梁建设;2006年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张新军;项海帆;陈艾荣;;悬索桥施工过程的计算机模拟分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集(下册)[C];1998年
2 戴正宏;林荣有;王保君;;虎门悬索桥施工过程结构行为研究[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十二届年会论文集(上册)[C];1996年
3 杨学年;唐嘉衣;;虎门大桥悬索桥施工的质量监控[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
4 戴正宏;徐君兰;;大跨径悬索桥施工方法探讨[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第11届年会论文集[C];1994年
5 赵有明;韦世国;闫友联;薛光雄;朱延刚;;润扬大桥悬索桥专用施工设备研制[A];2006钢桥科技论坛全国学术会议论文集[C];2006年
6 毛鸿银;项海帆;;悬索桥施工猫道的抗风性能试验研究[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十二届年会论文集(下册)[C];1996年
7 唐茂林;强士中;宁晓骏;;悬索桥索鞍理论位置的精确计算[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
8 周平;;坝陵河大桥钢桁加劲梁施工关键技术[A];贵州工程项目管理论文集(2010)[C];2010年
9 李建民;;尼泊尔王国伯锐(Bherl)悬索桥施工工艺简介[A];全国索结构学术交流会论文集[C];1991年
10 闫子才;沈锐利;;张拉锚跨丝股法在澜沧江悬索桥施工中的研究与应用[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭旺虎;合成桥面桁梁悬索桥静动力分析理论研究[D];湖南大学;2013年
2 曾森;基于精细化数值模拟的悬索桥施工阶段结构力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 许汉铮;大跨径悬索桥施工控制系统研究[D];长安大学;2005年
4 李胜利;大跨径悬索桥施工期暂态结构抗风性能及控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 贾宁;悬索桥施工猫道抗风减振性能精细化分析和试验研究[D];长安大学;2008年
6 张敏;南京大胜关长江大桥受力特性、计算方法、桥面疲劳和防腐问题研究[D];中南大学;2010年
7 檀永刚;自锚式悬索桥的力学特性与施工控制研究[D];大连理工大学;2008年
8 陈列;高速铁路下承式钢系杆拱桥结构行为研究[D];西南交通大学;2012年
9 逄焕平;大跨度悬索桥计算理论及其车桥耦合振动分析[D];合肥工业大学;2010年
10 张征;自锚式吊拉组合桥非线性计算程序开发[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马宇超;三塔悬索桥静力特性分析[D];西南交通大学;2013年
2 赵怡彬;悬索桥初态及施工过程的精细算法[D];湖南大学;2009年
3 卢立兰;钢桁架悬索桥成桥状态与施工阶段计算分析[D];大连理工大学;2011年
4 杨曦;悬索桥施工质量控制研究[D];天津大学;2012年
5 舒航;大跨度公铁两用悬索桥结构体系及力学特性研究[D];西南交通大学;2013年
6 吴向男;大跨多塔悬索桥结构体系研究[D];长安大学;2010年
7 汪炳;双向多车道随机车流作用下大跨钢桁梁悬索桥空间动力行为研究[D];长安大学;2011年
8 孙秀贵;1700米主跨悬索桥方案设计及其结构静动力计算分析研究[D];西南交通大学;2010年
9 商耿;悬索桥锚固区蠕动仿真与安全性评估研究[D];重庆交通大学;2012年
10 连飞飞;钢桁架悬索桥静力分析及加劲梁吊装方案研究[D];大连理工大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 唐婷;高标准、高质量 建设矮寨特大悬索桥[N];湖南日报;2010年
2 记者 江致礼 通讯员 杨永凤;国内第一悬索桥施工记[N];首都建设报;2009年
3 石治荣;“张拉锚跨丝股施工悬索桥的方法”首获国家专利[N];中华建筑报;2007年
4 本报记者  张建琛 厦门日报 孙丽萍;水上水下齐创辉煌[N];科技日报;2006年
5 记者 向春秀;于来山来我州调研[N];团结报;2008年
6 本报记者 王桥;交通“贵州造”全国响当当[N];贵州日报;2011年
7 记者 雷刚、陈剑文、翟志清、杨平、通讯员 霍金柱;世界建桥“第一箭”成功发射[N];湖北日报;2006年
8 记者 袁弘;为保6月通车 春节一天没歇[N];成都日报;2007年
9 李澍彤;十三局集团一公司建安公司打造核心竞争力[N];中国铁道建筑报;2003年
10 高蓓 林伟民;陕建机股份造出“中国第一桥”跨缆吊机、紧缆机[N];中国工业报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978