多塔斜拉桥主梁伸缩结构的空间静力特性分析

摘要

近年来随着大跨度桥梁尤其是斜拉桥的飞速发展，传统的伸缩装置由于其自身的局限性已经无法满足桥梁发展的需要，因此寻找新的伸缩结构就显得尤为必要。在这种形势下，一些专家学者将机械中活塞的运行模式，引入到土木工程中并以此提出以铰代缝的思想，而刚性铰的出现正是这种思想的结晶。虽说刚性铰已经开始在大跨度桥梁中使用，然而对它的研究却还处于初级阶段，本文主要对其在静力荷载作用下对桥梁的贡献，以及作为一种承力构件，在荷载作用下它的力学性能进行研究。
　　本文以有限单元法为理论依托，借助BSAS、ANSYS等有限元软件对刚性铰在正常运营阶段，对全桥主梁及索塔的影响进行模拟分析，以确定作为一种新型伸缩装置在正常运营阶段对全桥的作用。
　　然后在整体分析的基础上对刚性铰局部进行分析，以确定在正常运营阶段，刚性铰各组成部分的应力情况，以及在正反弯矩作用下，小箱梁内支座是否存在与箱梁出现脱离和虚接的现象。
　　本文通过对全桥的模拟分析得出，正常运营阶段在不考虑温度荷载的情况下刚性铰的存在与否对主梁及索塔的应力分布及应力水平几乎没有影响；当考虑温度荷载影响时，刚性铰的存在能够很好的释放主梁由于温度变化引起的变形，从而能够减小温度变化对主梁及索塔应力的影响。对刚性铰局部进行研究结果表明在荷载作用下，组成刚性铰的小箱梁也能很好的承受外荷载的作用，而且应力水平在正常范围内；在正反弯矩作用下，箱梁内部分支座出现与小箱梁虚接的现象。
　　总之，刚性铰作为一种伸缩装置具有强大的变形能力，能够释放大跨度桥梁由于温度变化引起的巨大的位移，消除了由于温度变化导致结构应力较大引发的安全隐患；同时，作为一种承力结构它又能够很好的承担外荷载的作用。