矮塔斜拉橋是在連續(xù)梁與斜拉橋兩種傳統(tǒng)橋梁的基礎(chǔ)上,發(fā)展而來的一種富有競爭力的組合橋型。憑借卓越的結(jié)構(gòu)性能、優(yōu)良的經(jīng)濟指標以及優(yōu)美的外型,矮塔斜拉橋在近20多年來得到迅速發(fā)展,并已逐漸成長為一種主流橋型。與常規(guī)斜拉橋相比,矮塔斜拉橋在構(gòu)造上的顯著特點是其主梁上具有三段較長的無索區(qū)段。在梁段內(nèi)怎樣設(shè)定無索區(qū)段的長度,使斜拉索結(jié)構(gòu)與連續(xù)體系梁結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)地工作,是設(shè)計人員關(guān)心的問題。針對這一問題,本文將典型的三跨矮塔斜拉橋梁段內(nèi)無索區(qū)的分布以主塔附近無索區(qū)長度、中跨跨中無索區(qū)長度以及邊跨端部無索區(qū)長度三個參數(shù)表示,并以此三個參數(shù)為研究對象進行結(jié)構(gòu)行為的影響分析。以某大跨度矮塔斜拉橋方案的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立(ANSYS)結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元模型。在基準橋基礎(chǔ)上,設(shè)置三個參數(shù)合理和可能的變化范圍。在不改變其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的前提下,通過增加或減少斜拉索數(shù)量,且保持斜拉索總面積不變的方式來改變研究參數(shù)的取值,并據(jù)此構(gòu)建多組模型。利用參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)編制計算程序,分析得到參數(shù)變化對車輛荷載作用下主梁內(nèi)力和變形的影響規(guī)律。研究工作與主要結(jié)論如下:(1)選取結(jié)構(gòu)彎曲應(yīng)變能為目標函數(shù),并利用ANSYS優(yōu)化模塊實現(xiàn)了模型的索力優(yōu)化,得到較為理想的優(yōu)化結(jié)果。(2)得到各組分析模型在最不利荷載工況下結(jié)構(gòu)的靜力響應(yīng)。通過對比和綜合分析,得出研究參數(shù)與結(jié)構(gòu)靜力行為之間具體的關(guān)系。其中墩頂負彎矩峰值受塔旁無索區(qū)長度的影響較為顯著,而跨中彎矩和撓度受跨中無索區(qū)長度的影響較為顯著。并在此基礎(chǔ)上,得出主梁在活載作用下無索區(qū)長度與中跨跨徑比值的合理范圍。(3)經(jīng)過計算與結(jié)果對比,驗證了結(jié)構(gòu)非線性效應(yīng)對分析模型靜力響應(yīng)的影響不超過3%,因而可以忽略該效應(yīng)以加快計算分析的效率。(4)鑒于無索區(qū)的設(shè)置方式對矮塔斜拉橋靜力性能影響較大的特點,提出通過調(diào)整無索區(qū)長度的方式來改善和優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體受力的思路,并給出了實現(xiàn)此優(yōu)化的具體措施。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U441;U448.27
【部分圖文】：

塔斜拉橋的起源與命名塔斜拉橋的起源界普遍承認，由 Christian Menn 負責設(shè)計并建于 1980 年的甘特 1-1），這座橋既是矮塔斜拉橋的雛形，也被認為是斜拉-連續(xù)鼻祖。該橋混凝土箱形梁可以視為由預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉板“上，而這種預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉板類似于剛性的斜拉索。而且處在于把矮塔、斜拉橋以及剛性索三個組成部分匯聚于一身[6上享譽盛名的橋梁美學(xué)杰作，與群山環(huán)抱的自然環(huán)境相得益創(chuàng)了斜拉橋另一種分支—板拉橋，也為在它之后出現(xiàn)的矮塔有利的條件。雖然這種橋型有很多優(yōu)點，然而它的弊端也是過大的自重使其抗震性能不佳，以及被混凝土包裹的預(yù)應(yīng)力于這些缺點的存在，使其競爭優(yōu)勢大大降低。因而在工程上已較少采用[7-9]。

小田原港橋

圖 1-3 栗東橋在本國設(shè)計建造了大量的矮塔斜拉橋，還積極向其他國家進外輸出先進的橋梁技術(shù)和經(jīng)驗。眾所周知，日本是一個地震由于矮塔斜拉橋相比傳統(tǒng)梁橋結(jié)構(gòu)自重大為降低，對抗震性，所以這種橋型在日本受到很大的發(fā)展。斜拉橋在日本大量實踐并獲得成功的基礎(chǔ)上，世界各國也對關(guān)注度。隨著各國研究的進一步深入，逐漸認識到其在結(jié)構(gòu)濟等方面體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，使得該橋型在世界范圍逐漸興起本以外，瑞士的 Sunniberg（圖 1-4）橋也同樣是一座知名度很該橋橋跨布置為（59+128+140+134+65）m，因地形的制約，矮的橋塔方案。上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力邊主梁曲線梁，再加上輕系，梁體高度僅有跨度的 1/175。力學(xué)上，該橋采用墩、塔、約束，來重新分配上下部結(jié)構(gòu)的彎矩；美學(xué)上，主梁完美的橋墩，猶如少女般婀娜多姿。它已經(jīng)成為當?shù)匾坏廓毺氐娘L
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本文編號：2862699