大跨徑單葉雙曲面空間纜索懸索橋的靜動(dòng)載試驗(yàn)研究.pdf

1、懸索橋跨徑的不斷增加是一種發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)平行纜索懸索橋的空間抗扭剛度較差，隨著跨度的增大，懸索橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性問題變得十分突出。利用單葉雙曲面直紋性的特點(diǎn)，借鑒西藏墨脫藤網(wǎng)橋，提出了單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋方案。本文采用試驗(yàn)和有限元分析相結(jié)合的方法，開展單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋的靜動(dòng)力特性研究，探討這種新型空間纜索體系懸索橋相比于傳統(tǒng)的懸索橋在力學(xué)性能上的優(yōu)勢(shì)。
　　制作了橢圓環(huán)梁的單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，開展

2、新型空間纜索體系懸索橋的靜動(dòng)載試驗(yàn)研究。進(jìn)行了豎向荷載靜力試驗(yàn)，水平荷載靜力試驗(yàn)，移動(dòng)車輛荷載試驗(yàn)以及模型自振特性測(cè)試試驗(yàn)。通過試驗(yàn)，獲得了索力分布特征，證實(shí)了空間纜索具有優(yōu)良的協(xié)同工作性能。新型懸索橋的豎向剛度略有增加，橫向剛度和抗扭剛度具有很大的提高，抗風(fēng)穩(wěn)定性能良好。隨著豎向堆載的增加，新型懸索橋纜索的內(nèi)力不斷增加，結(jié)構(gòu)的重力剛度不斷增加，空間纜索內(nèi)力的水平分力不斷增加，較大地提高了新型懸索橋的水平向剛度。通過移動(dòng)車輛荷載試驗(yàn)，研

3、究了移動(dòng)車輛荷載作用下新型懸索橋的動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)，證實(shí)了新型懸索橋具有阻尼大，行車平穩(wěn)等特性。通過模態(tài)試驗(yàn)，獲取了新型懸索橋結(jié)構(gòu)的模態(tài)特征，證實(shí)了新型懸索橋的整體剛度具有很大的提高。
　　采用ansys有限元軟件建立三維有限元模型，對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行仿真分析，對(duì)比分析了有限元計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果，兩者吻合較好。為了進(jìn)一步研究新型懸索橋結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理，建立了相同參數(shù)的平行纜索懸索橋有限元模型，對(duì)比分析了豎向、水平和移動(dòng)荷載的受力特

4、性以及結(jié)構(gòu)的自振特性，可以發(fā)現(xiàn)新型懸索橋抵抗水平荷載的工作性能大大的高于平行纜索懸索橋。同時(shí)，也建立了圓形環(huán)梁的單葉雙曲面懸索橋的有限元模型，開展了結(jié)構(gòu)性能對(duì)比分析，研究表明，橢圓環(huán)梁和圓形環(huán)梁的空間懸索橋結(jié)構(gòu)性能差異不大。
　　進(jìn)行了主跨4000米級(jí)單葉雙曲面和平行纜索懸索橋的方案設(shè)計(jì)，建立兩者空間有限元分析模型，對(duì)比分析了兩者在成橋狀態(tài)自重作用、汽車活荷載作用和橫向風(fēng)荷載作用下的靜力性能，開展了新型懸索橋的自振特性、靜風(fēng)穩(wěn)定性