大跨度聯(lián)塔分幅斜拉橋結(jié)構(gòu)行為與聯(lián)塔結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著交通量的增加，橋梁設(shè)計(jì)得越來(lái)越寬，一種新穎的橋梁斷面形式——雙幅橋面橋梁以其寬敞的視覺效果、良好的行車條件而逐漸受到人們的青睞，雙幅橋面橋梁在國(guó)內(nèi)外的建設(shè)也在逐漸增多。大多數(shù)的雙幅橋面橋梁是兩座平行獨(dú)立的橋梁，除氣動(dòng)干擾效應(yīng)外受力完全獨(dú)立，正在建設(shè)中的寧波甬江特大橋除具備雙幅橋面橋梁的特點(diǎn)外，將兩幅橋的索塔橫向聯(lián)成整體，兩幅橋的受力通過(guò)聯(lián)塔部位相互傳遞，呈現(xiàn)出耦合狀態(tài)，聯(lián)塔結(jié)構(gòu)本身的工作狀態(tài)和安全儲(chǔ)備受到工程師們的矚目。本文在收集國(guó)

2、內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析已有研究成果的基礎(chǔ)上，以寧波甬江特大橋?yàn)楸尘埃芯柯?lián)塔分幅斜拉橋的結(jié)構(gòu)行為，并對(duì)聯(lián)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.詳細(xì)推導(dǎo)了隨施工階段變化的結(jié)構(gòu)狀態(tài)量對(duì)斜拉索施工張拉力以及預(yù)拱度的響應(yīng)函數(shù)關(guān)系式，并考慮幾何非線性和徐變的影響。依據(jù)這些響應(yīng)函數(shù)，針對(duì)斜拉橋懸臂澆筑施工過(guò)程中斜拉索施工張拉力的優(yōu)化，建立了數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，利用多目標(biāo)、多約束優(yōu)化算法編制了相應(yīng)的MATLAB程序進(jìn)行斜拉索施工張拉

3、力的優(yōu)化?；贏NSYS中的APDL語(yǔ)言編制了斜拉橋懸臂澆注施工階段分析的程序，以實(shí)現(xiàn)施工仿真分析的程序化、簡(jiǎn)單化。在仿真分析中，對(duì)斜拉橋在施工及成橋階段的線性和非線性效應(yīng)作了簡(jiǎn)要比較。
　　 2.鑒于兩幅橋梁受力的耦合性，對(duì)兩幅橋梁的受力相互影響程度進(jìn)行了定量分析。拓展聯(lián)塔部位的剛度參數(shù)、聯(lián)結(jié)區(qū)域長(zhǎng)度，考察兩幅橋梁相互影響對(duì)這些參數(shù)的敏感性。
　　 3.鑒于我國(guó)規(guī)范規(guī)定的氣動(dòng)三分力系數(shù)和風(fēng)荷載計(jì)算是僅針對(duì)單幅橋面橋梁，

4、利用有限元程序ANSYS中的FLOTRAN CAD模塊對(duì)甬江特大橋雙幅橋面橋梁的風(fēng)力三分力系數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。并對(duì)聯(lián)塔分幅式斜拉橋、分離塔單幅式斜拉橋兩種塔結(jié)構(gòu)型式的斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性能及動(dòng)力特性進(jìn)行了比較分析。
　　 4.以寧波甬江特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)其整個(gè)聯(lián)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。針對(duì)模型試驗(yàn)中加載斜拉索的布置位置、數(shù)量及索力的確定，提出了最少索數(shù)的索力優(yōu)化方法，編制了相應(yīng)的數(shù)值分析程序。在滿足目標(biāo)狀態(tài)要求的前提下，

5、以最少斜拉索數(shù)量為原則確定了試驗(yàn)中斜拉索的優(yōu)化布置及相應(yīng)的優(yōu)化索力，在達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的同時(shí)增加了斜拉索的利用率，且減少了資源的耗費(fèi)。
　　 5.模型試驗(yàn)對(duì)聯(lián)塔結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行了研究，測(cè)試了聯(lián)塔結(jié)構(gòu)的變形、控制斷面的應(yīng)力、斜拉索索力，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值符合較好。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了最少索數(shù)優(yōu)化方法的合理性和可行性；明確了各斜拉索特別是不同塔上斜拉索之間的索力相互影響程度；驗(yàn)證了聯(lián)塔結(jié)構(gòu)在施工、運(yùn)營(yíng)階段的受力性能；對(duì)聯(lián)塔結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了極限承載