[博士]在懸索橋中再度研究設計應用板式加勁梁

內容簡介

　　[博士]在懸索橋中再度研究設計應用板式加勁梁　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度：2005　　文章首先回顧研究了懸索橋的基礎理論及其加勁梁基本結構形式的發(fā)展演變和設計流派，然后結合塔科瑪橋板式加勁梁懸索橋的風毀工程實例著重對板式加勁梁結構的抗風穩(wěn)定性和工程措施再度研究分析。在此基礎上，分別結合實橋設計將研究成果應用于預應力板式加勁梁懸索橋和鋼板式加勁梁懸索橋的工程設計中，并對其抗風穩(wěn)定問題和設計工程措施逐一進行深入的理論分析和風洞模型試驗，從而得出不同類型的梁式結構所適宜的跨度范圍及其應用條件等研究結論?！　? 研究結論指出，析架式加勁梁因通透性好、結構剛度大，因而具有足夠的抗風能力，可完全滿足現(xiàn)行抗風標準的要求，適用于超大跨度的懸索橋:而箱式加勁梁的抗風能力也受到諸多因素限制，多數(shù)橋梁甚至剛剛能滿足相應抗風設計標準的要求，設計時應注意加勁梁截面氣動外型及其寬度和跨度等;對板式加勁梁，由于其自身抗扭剛度較小，設計時更需慎重進行抗風試驗研究，采取必要的抗風穩(wěn)定措施。在工程設計中，不同類型的加勁梁，其跨度的適應范圍有所不同:析架式加勁梁懸索橋，從跨度200m~2000m均有成功橋例，其適應范圍最廣?！　? 鋼箱式加勁梁懸索橋，跨度500m~1500m之間具有較好的適應性，跨度更大時對其抗風穩(wěn)定性應予以慎重考慮?！　? 預應力混凝土板式加勁梁懸索橋從其受力合理性和安全性以及總體經(jīng)濟性等方面考慮，跨度在200m--400m范圍，是具有競爭力的設計橋型，經(jīng)抗風理論分析和風洞模型試驗證明，混凝土板式加勁梁由于梁高低、自重大，其抗風穩(wěn)定性也較易于滿足設計要求。　　鋼板式加勁梁懸索橋，跨度適宜在200m-500m范圍，技術經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，設計必須采取必要的抗風安全措施才能滿足抗風設計要求。理論計算和風洞模型試驗研究結果均表明，中央纜索扣對中小跨度懸索橋的動力特性和抗風穩(wěn)定性有明顯效果，設置中央纜索扣后，可使橋梁結構總體固有彎扭頻率比提高29%.顫振臨界風速提高20%以上。但隨著跨度的增大，其作用將逐漸減少?！　? 板式加勁梁懸索橋設計應用時，應注意其使用的局限性:一方面，由于板式加勁梁抗扭剛度較弱，為獲取必要的抗風安全性，就必須盡量降低梁高以減少擋風面積:另一方面，設計這類橋梁宜盡量將其用于橋寬為2-r4車道較窄的橋梁中(寬度較大時可分幅修建)，由于較小的豎向活載作用，可使板式加勁梁結構更便于適應。此外在結構設計時還應盡量采用較小的吊索間距，以減低橫梁高度甚至取消橫梁而完全采用板式結構，以減少擋風面積，有利于結構抗風穩(wěn)定。在惡劣風場條件下板式加勁梁懸索橋還是應當?shù)嶂卦O計。　　本文的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在如下幾點:　　 1.研究總結了懸索橋各式加勁梁結構的工程適用范圍和使用局限;　　 2.繼塔科瑪板梁懸索橋風毀之后，首次再度研究鋼板式加勁梁在懸索橋工程設計中的應用，設計中吸收了過去抗風設計研究的成果，在結構總體設計中即注重抗風概念設計，諸如采取將人行道向兩側外挑以改變板式加勁梁的氣動外形和降低梁高等工程設計措施，并通過理論計算和風洞試驗證明對中等跨度的鋼板梁懸索橋設置中央纜索扣和梁端阻尼器等工程措施，能改善結構的動力特性，提高大橋的抗風穩(wěn)定性;使此類梁式結構又能重新安全使用;　　 3.研究介紹了預應力混凝土板式加勁梁結構的創(chuàng)新設計特點及其在多座山區(qū)公路懸索橋的工程實踐，指出對中小跨度的混凝土板式加勁梁懸索橋，在對結構設計適當采取對策如降低梁高注重氣動外形設計后，抗風分析計算和風洞試驗表明其抗風穩(wěn)定性易于滿足要求。

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