連續(xù)斜系桿拱橋的結構性能研究.pdf

1、本文從系桿拱橋受力特性、應用現狀以及斜交結構特點出發(fā)，提出了連續(xù)斜系桿拱橋這種新的結構形式，并以實際工程一濱江大橋為背景，對該結構的靜力、穩(wěn)定性及動力特性等體系受力性能進行了系統(tǒng)的研究，同時對該斜交結構中的一些關鍵問題進行了深入的分析探討。 利用空間有限元程序對單跨斜系桿拱橋和三跨連續(xù)斜系桿拱橋隨斜度從0°～45°改變的靜力特性進行了具體的計算分析，研究了在恒、活載作用下各類構件的內力分布規(guī)律及變化趨勢，總結歸納了單跨和連續(xù)結構

2、的主要受力特點和影響因素。研究表明結構連續(xù)后具有連續(xù)結構體系的一些內力特征，墩頂負彎矩增大，跨中變形減小，整體剛度提高；隨著斜度的變大，橋面系橫梁梁端彎矩、扭矩增大，并對拱架結構產生耦合效應，內力呈現不對稱的非線性增大現象，類似于一般斜交梁橋的某些特點，但各構件和不同截面的內力增值不一，對系桿彎矩和扭矩以及拱肋彎矩影響較大；橋臺處鈍角側支座反力大于銳角側，而橋墩處兩側支反力相差較小；附加內力與斜度的關系不是很大；論文還對橋面寬度對受力性

3、能的影響進行了分析，結果表明結構隨斜度變化的受力特點相同，僅量值變化而已。連續(xù)斜系桿拱橋隨斜度從0°～45°的變化，結構穩(wěn)定系數在降低，但相對于正交時幅度在10％以內。對于剛性系桿剛性拱橋而言，隨著橋面寬度的增大，結構的穩(wěn)定系數呈下降趨勢，且基本呈線性關系，這一點說明橋面系的剛度比較大，結構的失穩(wěn)主要由拱肋本身剛度決定。穩(wěn)定系數較低的階段通常在拱肋施工的狀態(tài)。 通過對結構的動力特性分析，振動周期隨著斜度的增大而增大，說明結構的總

4、體柔性在變大，但結構的振型沒有發(fā)生變化。該結構主要產生拱肋的面外振動，對于剛性系桿剛性拱橋，由于橋面系剛度較大，未出現結構的扭轉振動，具有較好的抗扭性能。同時對沖擊系數的計算分析，驗證了新規(guī)范中的近似公式是偏于安全的。 連續(xù)斜系桿拱橋的墩頂拱腳節(jié)點是受力較為復雜的部位，邊、中跨拱肋、系桿和墩頂斜置端橫梁交匯于此，它區(qū)別于一般的系桿拱橋，本文專門進行了該節(jié)點的空間有限元分析，探明了最不利工況下的空間應力分布情況，研究了節(jié)點的合理設

5、計構造。 論文針對斜系桿拱橋拱肋內力不對稱和活載內力占截面總內力成分較大的特點，研究了拱軸線優(yōu)化方法，并對拱軸線進行了優(yōu)化，在保證拱肋為對稱結構形式的前提下，使得優(yōu)化后的拱軸線在滿足美觀要求的同時，使得拱肋在恒載和活載作用狀態(tài)下的彎矩分布更加均勻、合理。 對橋面系橫梁的正、斜布置方式引起的內力差異進行了對比分析，結果表明主要對系桿的扭矩和橫梁自身內力有較大影響，而對其它構件影響較小，并闡述了兩種布置方式的適用性。橫梁與系