结构参数改变对自锚式悬索桥静力及自振特性影响的研究

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xrf1988
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自锚式悬索桥由于其对地形条件较强的适应性,以及本身结构造型的美观性等优点,使其得以迅速的发展。但是,由于其特殊的受力方式,使加劲梁本身要承受主缆张拉力所带来的巨大轴力作用,也因此使加劲梁成为偏压构件,表现在静动力特性方面,使全桥结构受力变得较为复杂。本文以自锚式悬索桥实际工程为研究对象,对其静力及自振特性进行相关有限元分析,主要研究内容、方法及相关结果如下:(1)本文结合实际工程背景,利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间有限元离散模型,通过“一次成桥”方式模拟出最终成桥状态有限元模.型。(2)通过对模型考虑结构自重、二期恒载、车道及人群荷载、风荷载、温度荷载,分别分析了恒荷载效应、基于恒荷载状态下的活荷载效应及荷载组合工况效应。结果表明:在不同荷载工况作用下,全桥各结构构件受力性能良好,在各荷载组合作用下,各项静力响应值较大,但均满足设计规范要求,对桥梁安全运营具有重要意义。(3)基于静力分析的空间有限元模型,将自重、二期恒载转化为质量,通过多重Ritz向量法进行全桥自振特性分析,得到了全桥结构主要振动特征。振型以加劲梁横弯、竖弯、扭转及主缆横移为主。(4)通过改变各主要结构构件刚度、二期恒载集度及加劲梁外伸跨长度等主要结构参数,分析单一参数以及多参数的改变对结构静力及自振特性产生的影响。单一参数变化的影响分析表明:主缆抗拉刚度及加劲梁抗弯刚度的变化对结构静力及自振特性产生较大影响;加劲梁二期恒载集度的变化主要影响结构的横向、竖向刚度;桥塔、吊索刚度的变化对结构静力和自振特性均产生的影响较小;外伸跨长度的不断增加主要对其自身的活载弯矩及活载挠度产生较大影响,在自振特性方面,外伸跨长度的变化对结构的整体刚度影响较小。(5)针对多参数变化的影响分析中,作为自锚式悬索桥重要承重体系的结构构件,主缆和加劲梁刚度的同时改变对结构静力及自振频率产生较大影响。随着主缆和加劲梁刚度同时不断增大,结构各主要振型频率均在不断变大,表明主缆和加劲梁刚度的同时增大使结构的整体横向、竖向刚度得以增大。主缆和吊索刚度以及主缆、吊索和加劲梁刚度同时变化对结构静力及自振频率的影响较为类似,各静力控制指标值和振型频率的变化较为接近。在本文的分析工作过程中,针对有限元模型的相关计算分析,对该桥部分施工环节提供了指导工作,同时,针对本文中对应分析结果所得出的相关结论可在一定程度上对同类型桥梁的设计计算提供相应参考。
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