[碩士]剛性索自錨式懸索橋力學(xué)性能分析

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　　[碩士]剛性索自錨式懸索橋力學(xué)性能分析　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：鄭州大學(xué)　　學(xué)位年度：2006　　自錨式懸索橋在國(guó)內(nèi)是一種新型結(jié)構(gòu)形式，從國(guó)內(nèi)已建成的和正在建設(shè)的自錨式懸索橋可以看出，對(duì)中小跨徑的城市橋梁設(shè)計(jì)，自錨式懸索橋是一個(gè)合適的且有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型。由于國(guó)內(nèi)外修建的自錨式懸索橋很少，人們對(duì)其力學(xué)特性以及各幾何參數(shù)變化對(duì)內(nèi)力的影響規(guī)律了解還不是很深入，基于此，本文以平頂山建設(shè)路立交橋—自錨式懸索橋?yàn)楣こ虒?shí)例，對(duì)自錨式懸索橋的力學(xué)特性以及各設(shè)計(jì)參數(shù)變化對(duì)內(nèi)力的影響規(guī)律進(jìn)行了仔細(xì)的研究，本文所做工作正是在此背景下開(kāi)展的?！　? 根據(jù)平頂山建設(shè)路立交橋—?jiǎng)傂宰藻^式懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用橋梁有限元計(jì)算程序MidasICivi對(duì)橋梁進(jìn)行離散，建立了該剛性自錨式懸索橋的空間有限元計(jì)算模型，對(duì)該橋進(jìn)行了靜動(dòng)力分析，對(duì)各種控制因素進(jìn)行研究和比較;利用ANSYS有限元程序?qū)υ摌蜻吙缍瞬垮^固區(qū)梁段進(jìn)行局部應(yīng)力分析，研究該部分的局部受力性能。綜合以上工作，本文得出以下結(jié)論:　　 1.該自錨式懸索橋在恒載作用下主梁基本維持初始標(biāo)高，略有向下的位移;由于主纜自錨的緣故，主梁全截面受壓;橋梁各構(gòu)件受力均在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi)，表明橋梁結(jié)構(gòu)受力合理。恒載加活載作用下該自錨式懸索橋主梁的位移、內(nèi)力和應(yīng)力值相比恒載作用均有一定的增加，計(jì)算結(jié)果均在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi);由于主纜和吊桿有外包結(jié)構(gòu)，施加活載后其表現(xiàn)為剛性，主纜和吊桿除了承受拉力之外，也承受一部分彎矩，增加了主纜和吊桿的剛度。　　 2.該自錨式懸索橋的振動(dòng)主要有全橋豎向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和主塔橫向振動(dòng)3種振動(dòng)形式;首先出現(xiàn)全橋豎向振動(dòng)及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，之后才出現(xiàn)主塔橫向振動(dòng)，說(shuō)明該自錨式懸索橋豎向剛度相對(duì)較小;各階頻率相對(duì)較高，說(shuō)明該橋剛度較大;第I階扭轉(zhuǎn)頻率相對(duì)第1階豎向彎曲頻率提高較多，說(shuō)明主梁的扭轉(zhuǎn)剛度較大;剛性索自錨式懸索橋自振頻率比柔性索自錨式懸索橋自振頻率有所提高，兩者振型一致?！　? 3.對(duì)于中小跨度的自錨式懸索橋，主梁跨中彎矩和撓度與地錨式懸索橋相差不大;彈性理論完全可以進(jìn)行自錨式懸索橋的設(shè)計(jì)計(jì)算和分析;混凝土的收縮、徐變和主梁拱度對(duì)自錨式懸索橋的梁體受力影響較大。在實(shí)際自錨式懸索橋設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種因素的影響，合理地選擇橋梁的矢跨比、主梁拱度等一些設(shè)計(jì)參數(shù)，使混凝土自錨式懸索橋的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性相統(tǒng)一。　　 4.在局部受力分析中，主梁端部主纜錨固位置處局部應(yīng)力超限，其他部位的應(yīng)力均滿足規(guī)范要求;建議將局部應(yīng)力超限位置進(jìn)行局部加強(qiáng)處理?！　? 本文計(jì)算數(shù)據(jù)和結(jié)論可為該自錨式懸索橋在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的健康檢測(cè)和維護(hù)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，可為同類型橋梁的設(shè)計(jì)、施工提供參考，本文具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

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