空间反对称拱形斜拉桥索梁结构受力分析及疲劳响应研究

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随着国民经济的增长,城市桥梁不仅作为人们日常通行的交通方式,更多地被希望成为地标性建筑物。因此,结构新颖、造型优美、风格独特的桥梁在多地应运而生。但是,由于斜跨拱塔、空间反对称索面布置等使得桥梁结构在受力上比一般斜拉桥更加复杂,与传统桥梁结构相比,设计规范的借鉴性相对较差,而且拉索索梁锚管区及拉索的疲劳问题一直是工程界研究的焦点,因此,本文针对空间反对称拱形斜拉桥的索梁锚固区和拉索的疲劳响应问题进行如下研究:1.针对空间反对称拱形斜拉桥这种新型结构,进行了索梁锚固区的应力分析,找出了4种索梁锚固结构的受力规律及优缺点,并通过对索梁锚固结构进行板件参数优化研究,得出较为经济合理的结构设计参数。2.为了研究空间反对称拱塔结构斜拉桥的动力特性,运用有限元软件Midas Civil建立全桥模型,通过利用隔震支座的等价线性化模型来模拟其非线性特性。分析得出此类新型结构桥梁的振型特点,并研究了斜跨拱塔高度的变化对桥梁基频、拱脚水平推力等因素的影响。3.在全桥模型的基础上,通过建立风载概率模型简化了脉动风载的计算,在Grover与Langer提出的双线性累积损伤理论和Corten-Dolan修正线性损伤理论的基础上,本文提出了考虑裂纹扩展对拉索疲劳寿命影响的分析模型,研究了移动车载和脉动风载作用下拉索的疲劳响应问题,并通过与英国规范BS5400的计算方法进行对比,验证了此法的正确性。本文针对空间反对称拱形斜拉桥结构建立了有限元模型,优化了索梁锚固结构的板件设计参数,得出了此类新型桥梁结构的动力特性规律,提出了考虑裂纹扩展对拉索疲劳寿命影响的分析模型,研究成果为日后此类新型桥梁设计提供一定参考。
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