斜塔自錨式懸索橋靜力分析及索塔穩(wěn)定性研究.pdf

1、斜塔自錨式懸索橋是一種新式的橋梁結(jié)構(gòu)樣式，由于其造型美觀、對地形的要求比較低并且適應(yīng)性較強(qiáng)，因此獲得人們的青睞。對于這樣比較新穎的結(jié)構(gòu)來說，其受力性能與一般的懸索橋是有所不同的，有必要根據(jù)其自身的受力特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。本文以朝陽市燕陽山南路大橋?yàn)楸尘?，做了一些靜力分析、索塔的穩(wěn)定性研究和索塔的優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)工作，可以為類似的橋梁設(shè)計和研究提供借鑒。主要工作如下:
　　(1)首先回顧了懸索橋及自錨式懸索橋的發(fā)展現(xiàn)狀，然后介紹了自錨式

2、懸索橋的計算分析方法、引起幾何非線性的要素和非線性問題的幾種解法。
　　(2)利用MIDAS CIVIL建立全橋空間模型，利用節(jié)線法和懸鏈線法確定出該斜塔自錨式懸索橋的成橋線型，考慮了索夾對主纜及吊桿的無應(yīng)力長度的影響，確定了修正后的主纜及吊桿的無應(yīng)力長度。對不同的荷載作用，結(jié)構(gòu)主要部分的受力情況進(jìn)行了分析對比，以確定不同荷載對結(jié)構(gòu)的影響。計算結(jié)果表明，除恒載之外，對于主要受力構(gòu)件來說，活載產(chǎn)生的軸力和位移值最大，其余荷載影響相對

3、較小。
　　(3)介紹了穩(wěn)定問題的理論和分析方法，建立ANSYS模型對斜塔自錨式懸索橋的索塔進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。通過建立不同的單元模型，得到了彈性穩(wěn)定、幾何非線性和材料非線性穩(wěn)定在不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)，并對結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明雙重非線性的穩(wěn)定系數(shù)較幾何非線性相比相差較大，僅為幾何非線性的42％左右。因此，在計算類似結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性時，應(yīng)該考慮幾何非線性和材料非線性的影響。
　　(4)對鋼管桁架的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計做了簡要的介紹

4、，指出桁架設(shè)計的關(guān)鍵問題。主要對影響鋼管桁架索塔穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，對比了不同主管壁厚、不同主管直徑、不同斜撐布置方式和不同寬高比對索塔穩(wěn)定性的影響，為鋼管桁架的索塔設(shè)計提供參考。結(jié)果表明，主管壁厚選擇45mm，主管直徑選擇1.6m能夠滿足穩(wěn)定性的要求，并且材料的應(yīng)力儲備也較好。達(dá)到同樣的穩(wěn)定效果之下，Warren型布置方式比Pratt型布置方式節(jié)省材料約16.9％左右。隨著寬高比的增加，索塔的穩(wěn)定性先增大后降低。當(dāng)寬高比為0.7時，