空腹式連續(xù)剛構橋靜動力學特性.pdf

1、隨著我國高等級公路的發(fā)展，高墩大跨的預應力混凝土連續(xù)剛構橋成為100～300m范圍具有明顯競爭優(yōu)勢的橋型。為了解決早期所建此類橋梁的開裂、下?lián)蠁栴}，近年來出現(xiàn)了改進型橋型----空腹式連續(xù)剛構橋，即在普通連續(xù)剛構橋基礎上將橋墩附近箱梁腹板局部挖空，形成根部空腹式結構。本文針對空腹式連續(xù)剛構橋進行系統(tǒng)的靜動力學特性研究，為其推廣應用提供理論基礎。
　　本文以國內(nèi)某建成的實橋為依托，建立了結構空間分析模型，利用 Midas/Civil

2、有限元程序，從靜、動力學方面分析其結構反應特點。在靜力學方面，以邊中跨比、墩梁剛度比、腹板挖空率、曲率半徑等為參數(shù)，研究內(nèi)力變化規(guī)律。在動力學方面，研究了曲率半徑、橋墩彎曲剛度、地震卓越頻率、行波效應等因素對空腹式連續(xù)剛構橋的動力特性、關鍵截面水平和豎向地震響應的影響；通過風洞試驗測定了空腹式箱梁的三分力系數(shù)，并與既有普通連續(xù)剛構的試驗數(shù)據(jù)對比，分析了寬高比、寬懸比對空腹式箱梁三分力系數(shù)的影響；通過風洞試驗與基于FLUENT平臺的CFD

3、數(shù)值模擬相結合，分析了雙幅橋氣動干擾效應，并研討了腹板阻塞度對三分力系數(shù)的影響機理；通過最大雙懸臂施工階段的氣彈模型風洞試驗，給出了不同風偏角下空腹式與普通連續(xù)剛構施工狀態(tài)的結構位移相響應和加速度響應特點。主要研究成果如下：
　?。?）明晰了空腹式連續(xù)剛構橋的內(nèi)力分布規(guī)律，指出了其與普通連續(xù)剛構橋的異同?？崭故竭B續(xù)剛構橋的最大負彎矩位于上下弦梁的結合處，數(shù)值上小于同跨徑普通連續(xù)剛構；邊中跨比小于等于0.5時，各構件內(nèi)力分布均勻，其

4、比值基本恒定，大于0.5時則相反；建議五跨以上空腹式連續(xù)剛構的跨徑布置自中跨逐跨遞減，跨徑比取值為1：（0.5-0.8）：（0.25-0.4）；腹板挖空率越大，內(nèi)力分布越均勻；上弦梁剛度比僅影響弦梁內(nèi)力分配，對實腹段內(nèi)力影響較?。划斍拾霃酱笥?00米時，其對橋墩的扭矩影響可以忽略不計。
　?。?）箱梁空腹段的弦梁是抗震設計的關鍵構件。曲率半徑對空腹式連續(xù)剛構基頻影響較大，而對高階頻率沒有影響，橋墩的彎曲剛度變化對橋梁動力性能影響

5、極??；橋梁對低頻（2Hz）水平地震響應強烈；箱梁空腹段的弦梁對低頻且存在行波效應的地震波激勵響應強烈，是抗震設計的關鍵部位。
　?。?）直腹板箱梁的三分力系數(shù)與寬高比滿足線性關系，空腹式直腹板箱梁三分力系數(shù)變化規(guī)律比普通箱梁復雜，根據(jù)試驗結果給出的擬合公式可以用于其風荷載的計算。雙幅并置的空腹式箱梁存在影響其周邊流場的巷道效應和遮擋效應以及干擾效應，這些因素導致空腹式箱梁的三分力系數(shù)隨寬高比變化規(guī)律趨于復雜，從而探究了阻塞度與三分