单索面斜拉桥超宽断面主梁空间受力性能研究

摘要

目前箱梁剪力滞效应的研究对象多为单一荷载的单箱单室截面，对于复杂截面的空间受力主梁特别是单索面斜拉桥钢箱梁剪力滞的研究比较缺乏。同时，单索面斜拉桥只在桥梁中轴线布置拉索，为保证箱梁足够的抗扭性能，往往选择刚度较大的闭合宽幅箱梁作为主梁截面，但其受偏载时，箱梁截面产生的扭转畸变效应较为复杂。所以，有必要对此二者进行深入的研究。
　　本论文在详细总结了国内外箱梁相关受力研究现状和方法的基础上，结合广东省清远市北江四桥的工程背景，对单索面斜拉桥超宽钢箱梁的空间受力性能进行了研究，主要进行了以下几个方面的工作:
　　介绍了斜拉桥及单索面斜拉桥发展历程，介绍了国内外关于箱梁剪力滞与扭转效应的研究现状，提出了北江四桥主梁的关键技术问题，介绍了箱梁剪力滞效应与扭转效应研究方法的理论背景，并对剪力滞不同分析方法进行对比。
　　针对单索面斜拉桥独特的空间受力情况，考虑到成桥阶段运营的结构稳定问题，利用精细有限元仿真分析方法，进行了成桥阶段下北江四桥主梁截面剪力滞、扭转效应分析。结果表明:主梁不同截面的顶底板剪力滞效应区别较大，对称荷载增加时中腹板范围内顶底板剪力滞效应变化明显;相同荷载时，中跨侧主梁扭转畸变效应较边跨侧明显，随着偏载增加，主梁各截面顶底板扭转畸变效应增强。
　　基于钢箱梁设计过程中的结构优化问题，利用参数化分析方法，研究了横隔板厚度、横隔板间距、项板厚度、底板厚度等设计参数对成桥阶段钢箱梁控制截面顶底板剪力滞、扭转效应的影响。研究结果表明:横隔板厚度、间距的变化对主梁顶底板剪力滞效应有着明显的影响;顶、底板厚度的变化对主梁顶底板扭转畸变效应有着明显的影响，但横隔板间距的变化对其影响不大。
　　考虑到吊装与成桥阶段单索面斜拉桥主梁的空间变形问题，为实际施工提供数据参考，分析了施工阶段不同吊点组合及成桥运营阶段不同活载横向布置形式对主梁空间变形效应的影响。结果表明:吊装阶段下钢箱梁竖向相对位移与吊点位置的选择有着密切联系;成桥阶段下正、偏载的主梁竖向变形有明显的区别。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 单索面斜拉桥的发展概况

1．2 单索面斜拉桥相关理论研究现状

1．2．1 箱梁剪力滞效应研究现状

1．2．2 箱梁扭转效应研究现状

1．3 本文研究意义及研究内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 主要研究内容

第二章 箱梁空间受力理论

2．1 概述

2．2 箱梁剪力滞效应理论

2．2．1 能量变分法

2．2．2 比拟杆法

2．2．3 有限段法

2．2．4 空间有限元法

2．2．5 箱梁剪力滞分析方法对比

2．2．6 剪力滞系数

2．3 箱梁扭转效应理论

2．3．1 箱梁的自由扭转

2．3．2 箱梁的约束扭转

2．4 本章小结

第三章 单索面斜拉桥钢箱梁剪力滞效应研究

3．1 概述

3．2 工程背景

3．2．1 桥梁概况

3．2．2 主要参数介绍

3．2．3 技术标准

3．3 有限元模型的建立

3．3．1 有限元模型参数选取

3．3．2 模型加载

3．3．3 模型荷载工况设置

3．4 成桥阶段有限元分析结果

3．5 钢箱梁剪力滞参数分析

3．5．1 横隔板厚度对剪力滞效应的影响

3．5．2 横隔板间距对剪力滞效应的影响

3．6 本章小结

第四章 单索面斜拉桥钢箱梁扭转畸变效应研究

4．1 概述

4．2 有限元分析模型

4．3 成桥阶段有限元分析结果

4．4 钢箱梁扭转参数分析

4．4．1 顶板厚度对扭转效应的影响

4．4．2 底板厚度对扭转效应的影响

4．4．3 横隔板间距对扭转效应的影响

4．5 本章小结

第五章 单索面斜拉桥钢箱梁空间变形效应研究

5．1 概述

5．2 钢箱梁有限元模型

5．3 钢箱梁变形结果影响分析

5．3．1 钢箱梁变形对吊装的影响

5．3．2 钢箱梁变形对成桥的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目