宽幅矮塔斜拉桥结构参数分析及宽幅箱梁剪力滞效应研究

摘要

矮塔斜拉桥是最近20年来兴起的一种较为新颖的桥梁结构形式，他兼有连续梁(连续刚构)桥和传统斜拉桥的受力特点，其在100～300m跨径的桥梁中具有良好的竞争优势，因此近些年来发展速度非常快，已经成为了一种常见的桥梁型式。本文以云南省绥江县四方桥为工程背景进行了研究。主要研究内容包括：
　　 ⑴概括了宽幅箱梁的设计理论，特别介绍了剪力滞效应的发展情况和常见的求解方法。根据四方桥的边界条件和荷载条件，推导了四方桥索梁活载比的计算公式，并推导了适合该桥的三杆比拟法的计算公式。
　　 ⑵运用MIDAS/CIVIL软件对四方桥建立了空间梁单元模型，四方桥的主梁为宽幅箱梁，分析了四方桥的活载效应，分别探讨了塔高，拉索截面积、主梁惯性矩对矮塔斜拉桥活载效应的影响，综合各参数的影响后采用特征参数α来得出对矮塔斜拉桥作用效果的综合影响，求得了四方桥的索梁活载比η，同时α和η来作为界定矮塔斜拉桥和斜拉桥的一个标准。初步探讨了矮塔斜拉桥无索区长度和塔高合理取值问题。
　　 ⑶运用MIDAS/FEA建立了四方桥的空间实体单元模型，分析了宽幅箱梁典型截面在材料线弹性和材料非线性作用下剪力滞效应。并对材料线弹性的结果与三杆比拟法计算的结果进行了对比，材料为线弹性的剪力滞系数普遍比三杆比拟法计算值偏小但值非常接近，说明三杆比拟法计算偏于保守。同时对比了是否考虑材料非线性条件下的计算结果，发现在最不利荷载工况条件下四方桥的部分位置的混凝土进入了塑性阶段。塑性状态下截面的应力分布较为均匀。最后分析了索塔锚固区的局部应力。