高速铁路连续索张弦主梁矮塔斜拉桥结构体系研究

《高速铁路连续索张弦主梁矮塔斜拉桥结构体系研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、高速铁路连续索张弦主梁矮塔斜拉桥结构体系研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：土木工程系学科：土木工程研究生：黄健章指导教师：张崇厚副教授二○一五年六月StudyonStructuralSystemofEx/intradosedCable-StayedBridgeswithContinuousCablesforHighSpeedRailwayThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMa

2、sterofScienceinCivilEngineeringbyHUANGJianzhangAssociateProfessorThesisSupervisor:ZHANGChonghouJune,2015摘要摘要连续索张弦主梁矮塔斜拉桥是基于矮塔斜拉桥进行性能改进的一种结构体系，亦属于组合索支撑体系的扩展。其具有主梁截面小、结构自重轻、活载刚度大、动力性能好等特点，使其应用于对刚度要求十分严格的高速铁路桥梁成为可能。该新型结构体系此前的研究多侧重于公路桥梁且缺乏较系统的分析，尚未有针对铁路桥梁的系统研究。本文在前人研

3、究的基础上，对连续索张弦主梁矮塔斜拉桥进行结构布置，并针对其在高速铁路荷载作用下结构刚度、主梁内力、列车作用下动力性能等方面的基本力学性能进行研究，并对影响结构性能的参数进行分析，总结了合理的参数范围，为工程应用提供参考。主要研究内容及成果如下：1、对高速铁路连续索张弦主梁矮塔斜拉桥的基本结构构成、索—杆单元进行布置。采用基于影响矩阵原理的未知荷载系数法针对成桥线形进行调索，表明该新型结构体系成桥线形及内力状态可通过调节拉索张拉力来调整。并通过简单模型分析，表明活载刚度对拉索初张拉力不敏感，满足线性分析原理，可单独进行活

4、载分析。2、采用位移法对连续索张弦主梁矮塔斜拉桥结构在活载作用下的等效刚度方程进行推导，定性分析影响结构刚度的因素。公式表明，结构等效刚度与桥塔高度、撑杆长度、主跨跨度等几何参数及主梁刚度、拉索刚度等结构参数有关。通过借助传统斜拉索作临时支撑，定性模拟了施工过程，表明利用现有技术来建造连续索张弦主梁矮塔斜拉桥是可行的。3、对等效刚度方程给出的部分结构参数和几何参数进行详细的研究，以主梁活载刚度、结构内力、列车荷载下主梁动力反应等为指标进行对比分析，并与传统矮塔斜拉桥结构进行对比，表明连续索张弦主梁体系力学性能的优越性，同

5、时给出合理的参数范围。4、考虑塔—梁—墩不同约束关系对结构性能的影响，分别建立塔墩固结梁支承体系和塔梁墩固结体系的模型，分析其在静力荷载、列车动力荷载、地震作用及温度作用下结构的力学反应，并与传统主梁体系作对比，以期对张弦主梁体系力学性能有更全面的认识。关键词：连续索；张弦主梁矮塔斜拉桥；等效刚度；参数分析IAbstractAbstractAsanextensionofcombinedcable-stayedsystem,theex/intradosedcable-stayedbridgewithcontinuousca

6、blesisanupdatedversionoftheextradosedcable-stayedbridge.Withthecharacteristicofslimgirder,lightweight,largestiffness,lowdynamicresponse,thenewsystemissuitableforhighspeedrailwaybridges,whichisstrictforstiffnessrequirement.Sofar,systematicresearchesonthisnewbridge

7、systemhavenotbeencarriedout,andmostofthemareconcentratedonhighwayratherthanrailway.Basedontheexistingresearches,structuralrearrangementhasbeencarriedout,andmechanicalpropertiesunderloadsofhighspeedrailwayhavebeenstudied,includingthestiffnessofthesystem,internalfo

8、rcesofthegirderanddynamicperformance.Parametershavebeenanalyzedonstructuralbehaviorandtheirreasonablerangehavebeensummarized,whichcanbeusedforengineeringdesign