【博士】大跨度聯(lián)塔分幅斜拉橋結(jié)構(gòu)行為與聯(lián)塔結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究【2009】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著交通量的增加，橋梁設(shè)計(jì)得越來越寬，一種新穎的橋梁斷面形式——雙幅橋面橋梁以其寬敞的視覺效果、良好的行車條件而逐漸受到人們的青睞，雙幅橋面橋梁在國內(nèi)外的建設(shè)也在逐漸增多。大多數(shù)的雙幅橋面橋梁是兩座平行獨(dú)立的橋梁，除氣動干擾效應(yīng)外受力完全獨(dú)立，正在建設(shè)中的寧波甬江特大橋除具備雙幅橋面橋梁的特點(diǎn)外，將兩幅橋的索塔橫向聯(lián)成整體，兩幅橋的受力通過聯(lián)塔部位相互傳遞，呈現(xiàn)出耦合狀態(tài)，聯(lián)塔結(jié)構(gòu)本身的工作狀態(tài)和安全儲備受到工程師們的矚目。本文在收集國內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析已有研究成果的基礎(chǔ)上，以寧波甬江特大橋?yàn)楸尘?，研究?lián)塔分幅斜拉橋的結(jié)構(gòu)行為，并對聯(lián)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容如下：　　1．詳細(xì)推導(dǎo)了隨施工階段變化的結(jié)構(gòu)狀態(tài)量對斜拉索施工張拉力以及預(yù)拱度的響應(yīng)函數(shù)關(guān)系式，并考慮幾何非線性和徐變的影響。依據(jù)這些響應(yīng)函　　數(shù)，針對斜拉橋懸臂澆筑施工過程中斜拉索施工張拉力的優(yōu)化，建立了數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，利用多目標(biāo)、多約束優(yōu)化算法編制了相應(yīng)的MATLAB程序進(jìn)行斜拉索施工張拉力的優(yōu)化?；贏NSYS中的APDL語言編制了斜拉橋懸臂澆注施工階段分析的程序，以實(shí)現(xiàn)施工仿真分析的程序化、簡單化。在仿真分析中，對斜拉橋在施工及成橋階段的線性和非線性效應(yīng)作了簡要比較?！　?．鑒于兩幅橋梁受力的耦合性，對兩幅橋梁的受力相互影響程度進(jìn)行了定量分析。拓展聯(lián)塔部位的剛度參數(shù)、聯(lián)結(jié)區(qū)域長度，考察兩幅橋梁相互影響對這些參數(shù)的敏感性。　　3．鑒于我國規(guī)范規(guī)定的氣動三分力系數(shù)和風(fēng)荷載計(jì)算是僅針對單幅橋面橋梁，利用有限元程序ANSYS中的FLOTRAN CAD模塊對甬江特大橋雙幅橋面橋梁的風(fēng)力三分力系數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。并對聯(lián)塔分幅式斜拉橋、分離塔單幅式斜拉橋兩種塔結(jié)構(gòu)型式的斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性能及動力特性進(jìn)行了比較分析。　　4．以寧波甬江特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，對其整個聯(lián)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。針對模型試驗(yàn)中加載斜拉索的布置位置、數(shù)量及索力的確定，提出了最少索數(shù)的索力優(yōu)化方法，編制了相應(yīng)的數(shù)值分析程序。在滿足目標(biāo)狀態(tài)要求的前提下，以最少斜拉索數(shù)量為原則確定了試驗(yàn)中斜拉索的優(yōu)化布置及相　　應(yīng)的優(yōu)化索力，在達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的同時增加了斜拉索的利用率，且減少了資源的耗費(fèi)?！　?．模型試驗(yàn)對聯(lián)塔結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行了研究，測試了聯(lián)塔結(jié)構(gòu)的變形、控制斷面的應(yīng)力、斜拉索索力，實(shí)測值與計(jì)算值符合較好。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了最少索數(shù)優(yōu)化方法的合理性和可行性；明確了各斜拉索特別是不同塔上斜拉索之間的索力相互影響程度；驗(yàn)證了聯(lián)塔結(jié)構(gòu)在施工、運(yùn)營階段的受力性能：對聯(lián)塔結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了極限承載力測試，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)有較大的安全貯備?！　”狙芯勘砻鳎捍罂鐚挿崩瓨蛑胁捎寐?lián)塔分幅結(jié)構(gòu)型式是可行的?！　?

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