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琴桥模型试验研究

宋广君  
【摘要】:琴桥是一座融观赏性和实用性于一体的钢—混凝土混合梁弯塔斜拉桥设计方案,它造型新颖,结构形式独特,倍受人们的青睐。由于其结构受力复杂,在设计过程中遇到了很多问题亟待解决,比如:整体静力分析,动力特性,桥塔、塔上拉索锚固区、塔梁结合区部位的应力分布情况及其变化规律。这些仅仅依靠有限元计算难以有足够的说服力,需要利用模型试验的方法来检验。 针对以上需要解决的问题,应设计单位和业主单位的要求,我们对该设计方案进行了系统的模型试验:制作了琴桥有机玻璃模型,进行了整体模型试验(包括静载试验、动力试验),也进行了局部模型光弹试验。具体工作如下: 首先根据琴桥的结构特点,在相似理论的基础上,制作了有机玻璃整体模型。在模型设计时根据刚度相似的原理,按照面积、惯性矩等效的原则将钢箱梁折算成混凝土材料来做。为了满足动力相似条件(质量分布相似),对主梁和桥塔进行了配重。 对整体模型进行了静载试验。在保证有适当的静力响应输出的条件下,确定了静力加载工况。并将各种工况下控制截面的应力、挠度值与相应的理论计算值进行了比较。由对比结果看到:试验值与理论值符合的比较好,证明理论计算是比较准确的,同时也说明整体模型符合静力相似条件,可以进一步进行以后的动力模型试验。 进行了动力试验,即采用试验模态分析的方法求得该桥的固有频率、模态阻尼和振型等振动模态参数。对整体模型输入白噪声激励,通过对传递函数的分析,得到模型的模态参数;并将试验结果与理论计算结果进行了对比,两者基本一致。根据该桥的特点,分析了产生这些振型的原因。 对桥塔和塔梁结合区分别进行了平面光弹模型试验和三维冻结试验,利用光弹应力分析的方法对其进行了应力变化规律的研究。为优化设计和调整数值计算提供了有价值的依据。 以上的工作为指导设计提供了有价值的依据。


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