三塔混凝土自锚式悬索桥静动力分析

摘要

悬索桥是由加劲梁、主缆、主塔、吊杆、索鞍和锚固系统等组成的悬吊组合体系，自锚式悬索桥以美观的外形、良好的经济性能以及对地形地质状况的强适应性等优点，在国内发展非常迅速。在传统悬索桥桥型上继续增加跨越能力困难比较大，因此连续多塔的自锚式桥梁形式被提出，尤其三塔自锚式悬索桥的方案，受到设计师的青睐。作为新的结构形式三塔自锚式悬索桥在理论和实践上的认识还不够全面，目前已建成的三塔自锚式悬索桥加劲梁都采用钢主梁形式，混凝土主梁的大桥还没有实例。本文拟在三塔混凝土自锚式悬索桥的分析理论、静力行为、动力行为、体系优化和局部构件设计等方面进行研究和探讨。　　以大连金渤海岸世茂1号桥为工程背景，利用有限元分析软件MIDAS建立全桥模型，系统分析三塔混凝土自锚式悬索桥的静动力性能，包括成桥阶段初始平衡分析、成桥以后车辆荷载作用分析、特征值分析和地震力作用分析;比较不同加劲梁支撑体系在车辆荷载作用下主塔、主梁和主缆的内力，研究该桥合理的加劲梁支撑体系;以成桥阶段为基础，分析边塔索鞍与塔顶纵向滑动和固结两种约束体系在车辆荷载、温度效应、混凝土收缩徐变和纵向地震力作用下的内力和位移，分析两种体系下的结果，探讨该桥成桥以后合理的边塔索鞍约束方式，并为该类桥梁的设计提供参考。本桥的减震设计采用在纵向布置粘滞阻尼器的方法，通过增加结构阻尼来消耗地震的能量，比选阻尼器布置方案有两种，分别是只在中塔塔梁连接处布置和在两个边塔塔梁连接处布置，为达到减震效果和使各塔受力均衡，选择只在中塔塔梁连接处布置的方案。研究了阻尼器参数对减震效果的影响，并确定阻尼器参数合理选择范围。设计了一种双孔双吊耳的索夹结构，根据悬索桥设计规范对设计的索夹进行孔径、抗滑系数和索夹强度的计算，同时利用有限元软件ANSYS Workbench对设计的索夹进行整体静力分析，有限元方法分析的结果也满足规范要求，所以设计的索夹可以用于本桥。