組合集系橋梁構(gòu)件協(xié)作受力特征研究.pdf

1、近年來,梁拱組合體系橋、自錨式懸索橋和矮塔斜拉橋越來越受到設(shè)計者的親睞。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們對橋梁的要求往往不再滿足于其基本交通功能要求,而追求其成為一個地標(biāo),成為周圍和諧環(huán)境的一分子。而這些橋型結(jié)構(gòu)新穎,給人以耳目一新的感覺,正好迎合這個需求。這些橋型在結(jié)構(gòu)上有一個共同的特點,都是以受彎為主的梁、受壓為主的拱和塔、只受拉的纜索或吊桿等構(gòu)件組合而成,即所謂的組合體系。由于組合體系橋梁組成構(gòu)件多且各構(gòu)件受力功能不一,這就給這類橋型的力學(xué)分

2、析帶來了一定的困難,而且各構(gòu)件剛度大小的取值更成了設(shè)計者的一個大問題。關(guān)于組合體系橋梁各構(gòu)件間協(xié)作受力特性方面的研究較少,大多研究只是對某特定組合體系橋梁進行有限元分析,得出了一些個體的結(jié)論,這對設(shè)計者確定構(gòu)件尺寸幫助不大。如果能通過力學(xué)公式直接表達各構(gòu)件的荷載分擔(dān)比例和計算變形,并對力學(xué)公式進行分析,則可以對此類橋型獲到比較全面、總體的認識。
　　 本文主要研究此類組合體系橋梁構(gòu)件間的協(xié)作受力關(guān)系和各構(gòu)件的荷載分擔(dān)比例,由于時

3、間和精力所限,本文僅對下承式三跨連續(xù)梁拱組合橋、雙塔單跨自錨式懸索橋和矮塔斜拉橋三種組合體系橋梁進行了研究。
　　 通過引入若干基本假定,推導(dǎo)組合體系各構(gòu)件的荷載分擔(dān)比例和撓度計算公式。采用有限元分析對公式進行驗證和修正或簡化,并對計算公式中各個結(jié)構(gòu)參數(shù)進行參數(shù)分析,研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)取值對橋梁受力性能的影響。研究的具體內(nèi)容有:
　　 (1)求解出了下承式三跨梁拱組合橋在中跨均布荷載和三跨滿布均布荷載作用下的拱肋荷載分擔(dān)比

4、、拱肋跨中撓度、主梁跨中撓度的計算公式。采用有限元分析對公式進行了驗算、誤差分析和公式修正,并分析了梁拱截面抗彎剛度比、吊桿拱肋等代剛度比、拱肋矢跨比、邊跨與中跨跨徑比以及拱肋、主梁軸向變形系數(shù)等五個結(jié)構(gòu)參數(shù)對拱肋荷載比的影響。
　　 (2)推導(dǎo)出了固定索鞍和不固定索鞍下雙塔單跨自錨式懸索橋在中跨均布荷載作用時主纜荷載分擔(dān)比和主梁、主纜跨中撓度的計算公式。通過誤差分析對公式進行了簡化。最后通過參數(shù)分析討論了纜梁等代剛度比、塔梁抗

5、彎剛度比、吊桿主梁等代剛度比、主纜矢跨比、邊跨與中跨跨徑比這五項結(jié)構(gòu)參數(shù)對主纜荷載分擔(dān)比的影響。
　　 (3)推導(dǎo)出了單塔雙跨、多塔多跨、雙塔三跨矮塔斜拉橋的拉索等效膜張力計算公式,并采用有限元分析對其進行了驗證。提出拉索等效荷載分擔(dān)比概念,對常見矮塔斜拉橋的等效荷載系數(shù)進行了分析。最后通過參數(shù)分析討論了索梁等代剛度比和拉索傾角對拉索等效膜張力的影響。
　　 上述推導(dǎo)得到的計算公式和結(jié)構(gòu)參數(shù)分析,對此類組合體系橋梁初步設(shè)