【摘要】：在各種橋梁體系中,懸索橋以其征服大跨徑的能力而著稱。尤其在跨徑500~3000m范圍內(nèi)具有競爭力(自錨式懸索橋的跨徑范圍則為100m~500m),覆蓋了現(xiàn)今所有懸索橋跨徑的85%。隨著當今橋梁技術的快速發(fā)展,越來越多的懸索橋不斷出現(xiàn)在人們面前。雖然懸索橋設計理論在不斷完善,但對其系統(tǒng)研究還較少。本文在國內(nèi)外相關研究的基礎上,以某一座單跨特大懸索橋為工程背景對懸索橋靜動力特性做了以下3個方面的研究:(1)介紹了懸索橋發(fā)展中的靜動力特性理論;按有關規(guī)范對模型構件進行等效簡化,進行結構離散,根據(jù)其受力特點分別選取合適的單元形式,運用Midas/civil(2011)軟件建立了全橋計算有限元模型;研究了懸索橋在六種荷載組合(組合一:恒載+沉降+移動荷載;組合二:恒載+沉降+移動荷載+溫度;組合三:恒載+沉降+移動荷載+橫向風載(有車)+溫度;組合四:恒載+沉降+移動荷載+橫向風載(有車)+溫度+制動力;組合五:恒載+沉降+橫向風載(百年一遇);組合六:恒載+沉降+縱向風載(百年一遇))下的靜力特性,得出相關規(guī)律為實際工程提供參考。(2)對大跨度懸索橋自振特性進行分析;同時,為研究結構參數(shù)對懸索橋動力特性的影響,分別考慮了垂跨比、恒載集度、主梁剛度、吊桿抗拉剛度、主纜抗拉剛度變化對懸索橋動力特性的影響,得出了一系列為設計提供有力參考的結論;計算了懸索橋在三種荷載工況(工況一:縱向+0.3倍橫向+0.3倍豎向;工況二:0.3倍縱向+橫向+0.3倍豎向;工況三:0.3縱向+0.3倍橫向+豎向)下的反應譜分析,得出懸索橋的橋塔軸力和橫向彎矩以及塔頂橫向位移和梁端縱向位移是設計時需要嚴格控制的指標;研究了一致激勵對懸索橋動力特性的影響,考慮結構在EL Centro波、Taft波和James波組合(工況一:EL Centro+0.3 Taft+0.3 James;工況二:0.3EL Centro+Taft+0.3 James;工況三:0.3EL Centro+0.3 Taft+James)的一致激勵下,得出南塔頂、南塔底、梁端、跨中的一些重要指標(位移、剪力、彎矩時程曲線),對比分析,得出實用結論。(3)推導了非一致激勵理論公式;由于本文所研究的懸索橋跨度較大,因此研究了行波效應對其動力特性的影響。通過假設視波速分別500m/s,1000m/s,2000m/s,3000m/s,4000m/s時對懸索橋動力特性的影響,得出懸索橋跨中(縱、橫、豎向)位移,南塔和北塔(縱、橫向位移),以及跨中和南、北塔的內(nèi)力響應(彎矩、剪力、軸力),并和一致激勵下計算的結果進行對比,得出相關規(guī)律。
【圖文】：

中國現(xiàn)代懸索橋的發(fā)展起源于湖南在 1938 年修建的一座簡易懸索橋，到解放后我國共修建 70 余座公路懸索橋，但大多結構形式簡單，工程規(guī)模和跨徑較小。20 世紀 80 年代中后期，中國現(xiàn)代懸索橋的建設取得了一定的進步[9]，其中較有代表性的有 1984 年底建成的西藏達孜橋，跨徑 415m，橋?qū)?4.5m；1987 年建成的大連北橋，跨徑 230m，橋?qū)?12m�？梢钥闯�，這些懸索橋跨徑相比之前有了一定突破，但是和西方發(fā)達國家相比仍顯得落后。直到進入 20 世紀 90 年代，中國現(xiàn)代懸索橋建設終于迎來了自己的春天。這些懸索橋中自然不乏優(yōu)美獨特、堪稱壯麗的地標性作品，比如1995年建成主跨900m的西陵長江大橋，1997年建成主跨888m的虎門大橋，1998 年建成主跨 1377m 的香港青馬大橋，1999 年建成主跨 1385m的江陰長江大橋（圖 1.1），2005 年建成主跨 1490m 的潤揚大橋和 2009 年建成主跨 1650m 的舟山西堠們大橋（圖 1.2），，2012 年建成主跨 2x1080m 的泰州長江大橋（圖 1.3），2016 年建成的主跨 1365m 世界第一高四渡河大橋（圖 1.4）。這些大跨徑懸索橋的陸續(xù)建成，使得世界前十的懸索橋中我國就占據(jù)五座，標志著我國現(xiàn)代懸索橋已經(jīng)進入到快速發(fā)展時期。

中國現(xiàn)代懸索橋的發(fā)展起源于湖南在 1938 年修建的一座簡易懸索橋，到解放后我國共修建 70 余座公路懸索橋，但大多結構形式簡單，工程規(guī)模和跨徑較小。20 世紀 80 年代中后期，中國現(xiàn)代懸索橋的建設取得了一定的進步[9]，其中較有代表性的有 1984 年底建成的西藏達孜橋，跨徑 415m，橋?qū)?4.5m；1987 年建成的大連北橋，跨徑 230m，橋?qū)?12m�？梢钥闯�，這些懸索橋跨徑相比之前有了一定突破，但是和西方發(fā)達國家相比仍顯得落后。直到進入 20 世紀 90 年代，中國現(xiàn)代懸索橋建設終于迎來了自己的春天。這些懸索橋中自然不乏優(yōu)美獨特、堪稱壯麗的地標性作品，比如1995年建成主跨900m的西陵長江大橋，1997年建成主跨888m的虎門大橋，1998 年建成主跨 1377m 的香港青馬大橋，1999 年建成主跨 1385m的江陰長江大橋（圖 1.1），2005 年建成主跨 1490m 的潤揚大橋和 2009 年建成主跨 1650m 的舟山西堠們大橋（圖 1.2），2012 年建成主跨 2x1080m 的泰州長江大橋（圖 1.3），2016 年建成的主跨 1365m 世界第一高四渡河大橋（圖 1.4）。這些大跨徑懸索橋的陸續(xù)建成，使得世界前十的懸索橋中我國就占據(jù)五座，標志著我國現(xiàn)代懸索橋已經(jīng)進入到快速發(fā)展時期。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U448.25

【參考文獻】

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本文編號：2666899