曲线矮塔斜拉桥剪力滞效应研究

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矮塔斜拉桥作为一种新型的桥梁结构形式在山区和城市道路建设中得到了广泛的应用,由于该类型桥结构新颖、外观雄壮宏伟、结构布置灵活、跨越能力大、施工工艺简单、经济性好等特点,被国内外桥梁界的专家和学者普遍所认同。矮塔斜拉桥是介乎连续刚构和斜拉桥之间的一种过渡桥型,兼有二者优点,在100-300m跨径的桥梁中有较大的竞争优势,良好的经济性能和景观效果使其得到了广泛应用。但通常其桥面较宽且翼板悬臂长度大,截面剪力滞效应较为突出,这也是设计和施工中关注的主要问题之一。本文在详细论述国内外箱梁剪力滞效应研究现状和方法的基础上,以龙井河大桥为工程背景,针对其大悬臂、变截面的单箱多室、主梁既受弯矩又受轴向压力等特点,对其剪力滞效应问题进行了探究。主要内容和结论包括:(1)结合文献资料,介绍了矮塔斜拉桥的发展现状,概括了其构造及力学特点,论述了矮塔斜拉桥箱形主梁剪力滞效应理论和试验研究现状,并提出了存在的问题,说明了论文的选题意义和依据。(2)以Midas/Fea为辅助平台建立龙井河大桥空间有限元模型,分析了最大悬臂工况、成桥工况和考虑材料非线性情况下的剪力滞效应。(3)运用三杆比拟法计算了成桥二期恒载工况下龙井河大桥主梁剪力滞效应,通过反弯点将主梁分解成为多个简支体系,得到了中跨跨中断面和桥塔根部断面的剪力滞系数。并将三杆比拟法与有限元法的计算结果进行对比,两种方法结果接近但均存在局限性。对比结果表明:三杆比拟法在计算精度满足工程实际应用下具有计算量小、效率高等优势;三杆比拟法能够初步满足工程要求,可用于初步设计阶段的截面估算,而且计算结果偏于安全。(4)利用Midas/Fea建立了多个参数化有限元模型,对预应力、曲率半径、墩高、索力等主要影响因素,通过提取典型截面的纵桥向正应力并绘制了正应力和剪力滞系数曲线图进行了剪力滞效应分析,获得了一些有意义的结论,可供设计和施工参考。
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