多跨連續(xù)提籃拱橋靜力及抗風(fēng)性能分析.pdf

1、近二十年，我國建造了大量造型優(yōu)美的拱橋，多跨連續(xù)提籃拱橋更因其流暢的波浪線形和合理的受力體系而受到設(shè)計(jì)師的青睞。大跨柔性拱橋受力復(fù)雜，風(fēng)荷載可能成為其設(shè)計(jì)控制因素。本文以大連市普灣新區(qū)16號路跨海大橋(五跨連續(xù)拱橋，其跨徑布置為:50m+170m+200m+170m+50m，全長640m，橋?qū)?8.6m)為工程依托，采用有限元方法、數(shù)值模擬方法和風(fēng)洞試驗(yàn)方法，對多跨連續(xù)提籃拱橋的靜力特性、自振特性、主梁和拱肋靜風(fēng)系數(shù)和全橋靜風(fēng)響應(yīng)進(jìn)行了

2、計(jì)算分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用Midas Civil軟件建立五連跨拱橋有限元模型，計(jì)算在恒荷載和可變荷載作用下各個構(gòu)件應(yīng)力和豎向位移值，計(jì)算分析溫度梯度、索梁溫差和吊桿斷裂條件下的靜力響應(yīng)。結(jié)果表明，溫度梯度對五連跨拱橋受力影響較小，索梁溫差影響不容忽略，單獨(dú)吊桿斷裂對其兩側(cè)各3-4根吊桿有明顯影響，次邊跨跨中吊桿斷裂對周圍吊桿影響相對較大。⑵分析了五連跨拱橋的自振特性，分別將五連跨與單獨(dú)主跨和次邊跨結(jié)構(gòu)的自振特性進(jìn)行

3、了比較，并對單獨(dú)主跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多種參數(shù)分析。分析表明，單獨(dú)主跨和次邊跨與五連跨對應(yīng)的自振模態(tài)基本一致。換言之，主跨和次邊跨相互影響基本可以忽略。這為在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中分別對主跨和次邊跨單獨(dú)進(jìn)行模型試驗(yàn)（藉此可以采用較大幾何縮尺比模型）提供了依據(jù)。⑶基于CFD數(shù)值模擬方法，計(jì)算了攻角連續(xù)變化條件下主梁三分力系數(shù)。該方法不同于傳統(tǒng)計(jì)算離散攻角條件下三分力系數(shù)，大大降低了數(shù)值建模工作量，且提供了更完備的參數(shù)信息，為今后采用數(shù)值模擬方法計(jì)算主梁三分

4、力系數(shù)提供了一種有效途徑。通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究了兩種高寬邊拱肋在不同間距條件下的迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)拱肋阻力系數(shù)。具體試驗(yàn)方法包括兩種:其一是采用傳統(tǒng)方法，即分別設(shè)置不同拱肋間距的方法;其二是通過牽引裝置實(shí)現(xiàn)拱肋間距緩慢變化，同步測量迎風(fēng)側(cè)或背風(fēng)側(cè)拱肋阻力。試驗(yàn)結(jié)果表明，第二種方法方便快捷，且能保證試驗(yàn)測量精度。迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)拱肋阻力系數(shù)與高寬比、拱肋間距密切相關(guān)，對于背風(fēng)側(cè)拱肋，規(guī)范提供結(jié)果偏于保守。⑷基于有限元模型和橋梁構(gòu)件靜三分力系數(shù)，對橋