本文關(guān)鍵詞：3500m跨徑懸索橋方案設計及抗風穩(wěn)定性分析

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【摘要】：跨徑增加遭遇的一個重要瓶頸就是風荷載作用下的氣動穩(wěn)定性問題,主要包括靜風穩(wěn)定性和顫振穩(wěn)定性。提高超大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)的抗風性能是突破極限跨徑的關(guān)鍵。因此,對超大跨徑懸索橋的靜、動力特性和氣動穩(wěn)定性進行研究是十分必要的。本文進行的主要工作有：(1)在懸索橋計算理論的基礎上,參考世界上已有懸索橋的尺寸參數(shù),提出了跨徑為3500m的懸索橋設計方案。(2)以分段彈性懸鏈線理論為基礎,提出簡便高效的線形計算方法,并將計算結(jié)果與現(xiàn)有商業(yè)軟件進行比對,驗證其精度符合要求。(3)考慮靜風荷載非線性、幾何非線性,基于內(nèi)-外雙重增量迭代方法,利用ANSYS/APDL參數(shù)化語言編寫靜風穩(wěn)定計算程序,對3500m跨徑懸索橋的靜風荷載響應進行了全程跟蹤分析。(4)研究不同風攻角下,超大跨徑懸索橋靜風失穩(wěn)的機理和特征；討論主纜靜風荷載、矢跨比、主纜中心距、加勁梁截面抗扭剛度以及加勁梁寬度對結(jié)構(gòu)的風速-變形曲線、風速-應力曲線以及臨界風速的影響,提出提高超大跨徑懸索橋失穩(wěn)臨界風速的有效措施。(5)對結(jié)構(gòu)的顫振穩(wěn)定性進行簡化評價。研究表明：強度和剛度問題并非制約懸索橋跨徑發(fā)展的主因,隨著跨徑增加,結(jié)構(gòu)抵抗活載的能力有所提高,但跨徑增加導致結(jié)構(gòu)柔性增強,動力問題和穩(wěn)定性問題變得突出。根據(jù)三維靜風穩(wěn)定計算結(jié)果可知,初始風攻角和截面三分力系數(shù)曲線可決定結(jié)構(gòu)的位移發(fā)展方向以及結(jié)構(gòu)失效模式,結(jié)構(gòu)發(fā)生靜風失穩(wěn)的主要原因是幾何非線性導致幾何剛度矩陣發(fā)生變化,引起位移發(fā)生突變。提高懸索橋靜風失穩(wěn)臨界風速的關(guān)鍵是提高結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度,可以采取的措施有：增加加勁梁截面的抗扭剛度、降低矢跨比和提高寬跨比。跨徑增加導致結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)頻率減小,顫振穩(wěn)定性問題比靜風穩(wěn)定性問題更加突出,傳統(tǒng)鋼箱梁無法滿足計算要求,需采取分體式鋼箱梁以及必要的氣動措施。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U448.25

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本文編號：1171131