自锚式悬索桥吊索施工张拉控制及抗震研究

作     者：李健宁 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：虞庐松

授予年度：2012年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：自锚式悬索桥 吊杆张拉 动力特性 地震反应分析 减震效果 粘滞阻尼器 

摘      要：自锚式悬索桥由于其优美的造型和对地形地质适应强等特点,在工程界越来越受到青睐。近几年国内外兴起了一股建设热潮。与传统地锚式悬索桥相比自锚式悬索桥省去了修建庞大锚锭体系,但同时将主缆锚固在主梁上使其受力变的更为复杂,本文以西宁市海湖新区跨湟水河混凝土自锚式悬索桥为工程背景,对自锚式悬索桥的吊索张拉施工进行了研究,同时对自锚式悬索桥进行了抗震分析和减震分析。本文的主要研究工作和取得的成果有： 1.本文首先就自锚式悬索桥施工过程中的吊索张拉方法进行了总结,之后在此基础上对湟水河自锚式悬索桥施工过程中的吊索张拉提出采用分批张拉的方法,并给出具体的张拉次序以及张拉力的大小。 2.采用有限元软件MIDAS建立湟水河自锚式悬索桥有限元模型,对吊索的施工张拉过程进行了仿真模拟,由于自锚式悬索桥主梁是在支架上施工的,因此可以将主梁的脱模作为张拉过程的一个控制目标,由于其加劲梁为混凝土梁,因此应对张拉过程中主梁的应力和主梁线形进行控制,通过模型计算对施工过程中的各项参数进行合理的控制,使成桥后的主缆线形、主梁线形以及吊索索力等与设计值吻合较好,可以看出采用有限元方法能够对桥吊索张拉施工过程进行很好的模拟,从而用来指导现场施工。 3.通过对吊索张拉过程中各参数的变化规律进行分析后发现：对于自锚式悬索桥在吊索张拉过程中,吊杆内力具有相邻性,主缆位移具有弱相干性,因此可以借助这两个特性对施工过程中吊索的张拉顺序,以及索力调整提供参考和指导。 4.自锚式悬索桥塔梁交接处采用不同的连接方式,会对结构的动力特性产生很大的影响,因此本文分别对半漂浮体系和塔墩梁固结两种自锚式悬索桥的动力特性进行了对比分析研究,以便对自锚式悬索桥的动力特性进行全面的了解。 5.本文分别采用了反应谱分析方法和时程分析方法对自锚式悬索桥进行了地震反应分析,通过分析可以发现：混凝土自锚式悬索桥进行地震反应分析时,沿不同方向输入反应谱曲线和地震动时程曲线做地震反应分析时,不同方向的振动基本不耦合。同时对反应谱分析及时程分析计算结果进行对比可以看出：总体规律都是相似的,并且二者的结果基本接近,时程分析得到的结果是具有统计意义的,总的来说以上两种抗震分析方法均能很好的分析结构的地震反应。 6.最后本文对粘滞阻尼器在自锚式悬索桥中的减震效果进行了研究,同时对粘滞阻尼器相关参数的敏感性等进行了研究,从分析结果可以看出;采用粘滞阻尼器较好的耗散了输入到结构中的地震能量,从而使结构在地震荷载作用下的内力和位移大大减小。阻尼器参数的取值会对减震产生影响,因此正确选择阻尼器的相关参数具有十分重要的意义。