拱塔斜拉桥力学特性及若干问题研究

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1、隶劫女·嘤博士学位论文万方数据拱塔斜拉桥力学特性及若干问题研究万方数据THERESEARCHOFMECHANICALPROPERTIESANDSEVERALPROBLEMSOFARCHPYLONCALE—STAYEDBRIDGEADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYMaWen—gangSupervisedbyProf．HuangQiaoSchoolofTransportationSoutheastUniversityApril2014万方数据东南大学学

2、位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：豸垂副日期：理蟛东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论

3、文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：聋扛导师签名：名磕日期：2睨S．f万方数据摘要拱塔斜拉桥以其优美的造型在实现基本通行功能的同时也满足了桥梁的景观需求，特别对于城市桥梁；而钢结构在桥梁中的应用，丰富了拱塔斜拉桥的造型，但针对这些新出现结构在设计和施工中遇到的诸多技术问题的研究却滞后于实际需要。因此，本文针对拱塔斜拉桥的力学特性及若干问题进行研究。(1)分析了拱塔斜拉桥的优缺点及其在己建工程中的适用性；在分别总结斜拉桥和梁拱组合体系桥梁受力特点的基础之上，进一步归纳和分析已建成和在建的拱塔斜拉桥信息，最

4、后分类总结该类桥梁的受力特点；对拱塔斜拉桥拱塔线形的计算及拱塔线形对结构受力性能的影响做了详细的分析；采用有限元模拟的方法进行参数分析，分别考虑了此类桥梁的主要构件(梁、拱塔、索)的刚度变化对结构变形的影响，同时对拱塔斜拉桥的动力特性进行了计算分析。(2)对拱塔斜拉桥采用的大宽跨比钢箱梁的剪力滞效应做了具体计算分析，对比可知此类结构在主要受力区段剪力滞效应明显，特别是负弯矩区；通过对斜拉索内、外侧腹板间距较大的箱室新增腹板的对比分析表明，减小斜拉索内侧腹板间距可以有效的减小剪力滞系数。本文建议对大宽跨比钢箱梁腹板间距不宜大于8m；通过实测正、负弯矩区剪力滞系数，不仅可以修正模型，同时

5、表明活载作用下截面顶、底板剪力滞效应明显：通过新增腹板计算发现，当腹板间距小于8m时，可以明显减小对称荷载作用下正、负弯矩区剪力滞。(3)借助ANSYS有限元模型，计算分析了拱塔斜拉桥的稳定性。单拱肋和双拱肋结构在施工中和成桥运用阶段都具有良好的稳定性，对于偏载也如此；斜拉索对结构的稳定性也有很大贡献。(4)通过建立MIDAS模型，联合MATLAB的优化箱工具对索力进行优化计算可知：该类结构宜采用较大索力，进而可减小主梁正、负弯矩峰值，有利于减小截面尺寸；借助施工过程和成桥后索力的测量结果，提出二次等效测量斜拉索索力的方法，通过与该桥实测值对比，证明该方法简便易行，且其精度满足工程需

6、要。(5)通过对比分析背景工程，暨江苏宜兴荆邑大桥的成桥荷载试验的实测值与有限元计算值证明了有限元模型的正确性，同时也说明该桥在满足工程需要的前提下仍具有一定的富余度，还有进一步优化的空间。关键字：拱塔斜拉桥、拱轴线形、斜拉索、剪力滞、稳定性、索力测量万方数据AbstractThearchpyloncable—stayedbridgenotonlycouldsatisfythefundamentaltrafficfunction，simultaneouscouldmeettherequestofbridgeaestheticsattributingtoitselegantappear

7、ance，especiallyfortheurbanbridge．Theshapesofarchpyloncable-stayedbridgewereenrichedthankstothesteelstructureusedforbridgeengineering，buttheresearchaimatthetechnicalproblemwhichmetinthedesignandconstructionofthistypeofbridgeisobvio