大跨径缆索承重桥静风稳定性研究

摘要

随着桥梁跨径的不断增大,桥梁结构质量越来越轻、结构刚度越来越小、结构阻尼越来越低,从而导致了对风致作用的敏感性越来越大。近年来风洞试验和研究成果表明,大跨径缆索承重桥存在静风失稳的可能性,因此,有必要对大跨径缆索承重桥的空气静力稳定性问题进行全面的研究。本文基于风洞试验测得的主梁静力三分力系数,在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上,对大跨径悬索桥以及大跨径斜拉桥进行了静风失稳全过程分析,揭示了静风失稳的一般规律;通过改变参数考察其对大跨径缆索承重桥静风稳定性的影响,得出在分析中必须考虑的因素和可以忽略的因素,为大跨径桥梁的抗静风设计提了供依据与参考。本文主要进行了以下研究工作:
　　1.介绍了大跨径桥梁静风稳定性分析的线性方法,阐述了大跨径桥梁静风稳定性分析中的非线性因素,并重点介绍了静风稳定性分析的几种非线性方法;
　　2.基于大跨径桥梁非线性静风稳定性分析理论,本文在ANSYS中实现了静风稳定性计算,利用ANSYS的APDL语言编制了相应的参数化程序,并对程序进行了通用化,可适用于其它缆索承重桥静风稳定性分析;
　　3.通过主梁节段模型测力风洞试验测得虎门二桥主梁静力三分力系数,然后利用所编程序对虎门二桥进行静风失稳全过程分析,并讨论了大跨径缆索承重桥静风失稳形态及机理;
　　4.分别考察了三分力系数、初始风攻角、桥塔风荷载、缆索风荷载以及边跨风荷载等参数对大跨径缆索承重桥静风稳定性的影响。

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第一章绪论

1.1大跨径桥梁的发展

1.2桥梁抗风理论的发展[13]

1.3大跨径桥梁抗风设计的主要内容

1.4本文研究目的和研究内容

第二章大跨径桥梁静风稳定性理论

2.1大跨径桥梁静风稳定性的线性分析方法

2.2大跨径桥梁静风稳定性分析中的非线性因素

2.3大跨径桥梁静风稳定性的非线性分析方法

2.4本章小结

第三章大跨径缆索承重桥静风稳定性分析

3.1 ANSYS中实现桥梁的静风稳定性分析

3.2工程概况

3.3主梁节段模型测力风洞试验

3.4大跨径悬索桥静风失稳全过程分析

3.5大跨径斜拉桥静风失稳全过程分析

3.6本章小结

第四章影响静风稳定性的参数分析

4.1三分力系数的影响

4.2初始风攻角的影响

4.3桥塔风荷载的影响

4.4主缆及吊杆风荷载的影响

4.5斜拉索风荷载的影响

4.6边跨风荷载的影响

4.7本章小结

结论与建议

主要结论

进一步研究的建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢