連續(xù)斜系桿拱橋的結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、本文從系桿拱橋受力特性、應(yīng)用現(xiàn)狀以及斜交結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，提出了連續(xù)斜系桿拱橋這種新的結(jié)構(gòu)形式，并以實際工程一濱江大橋為背景，對該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的一些關(guān)鍵問題進行了深入的分析探討。 利用空間有限元程序?qū)慰缧毕禇U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(gòu)件的內(nèi)力分布規(guī)律及變化趨勢，總結(jié)歸納了單跨和連續(xù)結(jié)構(gòu)

2、的主要受力特點和影響因素。研究表明結(jié)構(gòu)連續(xù)后具有連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的一些內(nèi)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生耦合效應(yīng)，內(nèi)力呈現(xiàn)不對稱的非線性增大現(xiàn)象，類似于一般斜交梁橋的某些特點，但各構(gòu)件和不同截面的內(nèi)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(cè)支座反力大于銳角側(cè)，而橋墩處兩側(cè)支反力相差較?。桓郊觾?nèi)力與斜度的關(guān)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(jié)果表明結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)在降低，但相對于正交時幅度在10％以內(nèi)。對于剛性系桿剛性拱橋而言，隨著橋面寬度的增大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定系數(shù)呈下降趨勢，且基本呈線性關(guān)系，這一點說明橋面系的剛度比較大，結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)主要由拱肋本身剛度決定。穩(wěn)定系數(shù)較低的階段通常在拱肋施工的狀態(tài)。 通過對結(jié)構(gòu)的動力特性分析，振動周期隨著斜度的增大而增大，說明結(jié)構(gòu)的總

4、體柔性在變大，但結(jié)構(gòu)的振型沒有發(fā)生變化。該結(jié)構(gòu)主要產(chǎn)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(xiàn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，具有較好的抗扭性能。同時對沖擊系數(shù)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(fù)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(yīng)力分布情況，研究了節(jié)點的合理設(shè)

5、計構(gòu)造。 論文針對斜系桿拱橋拱肋內(nèi)力不對稱和活載內(nèi)力占截面總內(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)力差異進行了對比分析，結(jié)果表明主要對系桿的扭矩和橫梁自身內(nèi)力有較大影響，而對其它構(gòu)件影響較小，并闡述了兩種布置方式的適用性。橫梁與系