斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态的确定及施工过程分析

摘要

斜拉-悬索协作体系桥是一种结合了斜拉桥和悬索桥两种桥型的组合体系桥，它可以同时发挥斜拉桥和悬索桥的优点，在超大跨度桥梁中有着巨大的潜力。论文以某主跨1408m的斜拉-悬索协作体系桥为研究对象，根据其设计方案利用BNLAS建立了有限元分析模型，本文对其合理成桥状态的确定及施工过程分析方面做了以下工作： 先根据最小弯曲能量法和考虑桥塔受力平衡的刚性支承连续梁法得出两种成桥恒载状态，然后对其内力和累计位移进行对比分析，综合对比发现利用考虑桥塔受力平衡的刚性支承连续梁法得出的成桥恒载状态更加合理一些，后面的模型的成桥状态均基于此方法得出。然后根据此方法计算五种不同的过渡区荷载分配比例下的成桥恒载状态，并对比其异同点。 对不同的过渡区荷载分配比例下的模型进行运营阶段移动活载分析及整体升降温分析，对比了在运营阶段荷载下的内力和变形，并总结出过渡区斜拉索分得恒载比例越大，其在运营阶段下的内力越合理，整体刚度也相对更合理一些。还提出了“刚度比”的概念评估斜拉-悬索协作体系桥的刚度过渡问题，刚度比越小，其刚度过渡越平顺。 为了对过渡区的受力进行优化，分别采用了新的荷载分配模式、增大吊索斜拉索面积、增加配重以及增加主梁刚度四种方法进行计算。将较多的恒载分配到过渡区内靠近斜拉段的斜拉索上对减小运营阶段移动活载下的吊索和斜拉索最大应力幅有利，也能在一定程度上改善刚度过渡问题；增大斜拉索或吊索的面积可以减小其活载下的应力幅，单独修改斜拉索或吊索面积时可以认为过渡区吊索和斜拉索是独立的体系；增加配重对降低活载应力幅效果不显著；主梁刚度增大时可以同时减小斜拉索和吊索活载应力幅，也能提高整体刚度，改善过渡区刚度过渡问题。 斜拉-悬索协作体系桥可以采用吊索和斜拉索异步张拉的措施降低吊索施工过程中的最大内力，不同的施工方案选择对不同构件的受力有不同的影响；合龙位置选择在跨中时，可以直接进行合龙而不必采取其余措施；当合龙位置选择在过渡区时，需采取张拉临时吊索的方法。

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