三塔悬索桥动力特性及抗风性能研究

摘要

与采用中间只有单一主跨的双塔悬索桥相比，三塔悬索桥可以大大减少主跨跨径，并显著减少主缆的拉力和锚碇规模，因而具有优越的跨越能力和良好的经济性能，在大跨度桥梁建设中具有竞争力。但与双塔悬索桥相比，由于中间桥塔缺乏有效的纵向约束，结构刚度降低，对风作用的敏感性增强，因此，对其抗风稳定性问题进行研究具有重要的理论和工程现实意义。本文的研究工作主要有以下几个方面： 首先，采用基于子空间迭代法的动力特性有限元分析程序和三维非线性空气静力、动力分析程序分析了在建的三塔双跨悬索桥-泰州长江公路大桥成桥阶段的动力特性和抗风稳定性，并将结果与该桥的节段模型风洞试验结果进行对比，从而验证了本文采用分析方法的可靠性。 其次，以该桥为工程背景，通过改变主要设计参数-主缆矢跨比、边中跨比、加劲梁恒载集度、中塔纵向刚度及加劲梁约束等建立各方案桥，分别对其动力特性、空气静力和动力稳定性进行了分析和比较，提出了具有良好抗风稳定性的三塔悬索桥设计参数的合理取值范围。 最后，通过分析和比较两种桥塔型式（顺桥向A形、顺桥向“人”字形）和两种缆索体系（空间缆索体系、平面双缆体系）对三塔悬索桥动力特性、空气静力和动力稳定性的影响，提出了具有良好抗风稳定性的三塔悬索桥的结构体系。 研究结果表明：三塔悬索桥的主跨矢跨比在1/10～1/11范围内，在主梁跨中处设置刚性中央扣，采用“A”形和“人”字形中塔，以及采用空间缆索体系和平面双缆体系时将具有较好的抗风稳定性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2三塔悬索桥国内外发展现状

1.3多塔悬索桥力学性能研究现状

1.3.1静力性能

1.3.2动力性能

1.3.3抗风性能

1.4目前研究中存在的问题

1.5论文研究意义和内容

1.5.1 论文研究意义及目的

1.5.2论文的主要内容

第二章三塔悬索桥结构动力特性研究

2.1引言

2.2结构的动力特性分析理论

2.3泰州长江公路大桥结构动力特性分析

2.3.1桥梁简介

2.3.2成桥状态动力特性分析

2.4三塔悬索桥动力特性的参数分析

2.4.1矢跨比

2.4.2边中跨比

2.4.3恒载集度

2.4.4 中塔纵向刚度

2.4.5加劲梁约束

2.4.6 中塔型式

2.4.7缆索体系

2.5本章小结

第三章三塔悬索桥静风稳定性研究

3.1引言

3.2结构的静风稳定性分析理论

3.2.1线性分析理论

3.2.2三维非线性分析理论

3.2.3程序分析流程

3.3泰州长江公路大桥静风稳定性分析

3.4三塔悬索桥静风稳定性的参数分析

3.4.1 矢跨比

3.4.2边中跨比

3.4.3恒载集度

3.4.4中塔纵向刚度

3.4.5加劲梁约束

3.4.6中塔型式

3.4.7缆索体系

3.5本章小结

第四章三塔悬索桥空气动力稳定性研究

4.1引言

4.2结构空气动力稳定性分析理论

4.2.1 自激气动力计算模型

4.2.2单元气动力矩阵

4.2.3运动模态方程

4.2.4程序分析流程

4.3泰州长江公路大桥空气动力稳定性分析

4.4三塔悬索桥空气动力稳定性的参数分析

4.4.1 矢跨比

4.4.2边中跨比

4.4.3恒载集度

4.4.4中塔纵向刚度

4.4.5加劲梁约束

4.4.6 中塔型式

4.4.7缆索体系

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1本文总结

5.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文