异型塔混合索面斜拉桥抗倾覆性能研究

作     者：李泽松 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜柏松

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：异型塔 混合索面 索辅梁结构 抗倾覆 参数化分析 

摘      要：随着人们审美的提升,异型塔混合索面斜拉桥在国内开始流行。作为索辅梁结构,它融合了普通梁桥和斜拉桥的特点,具有新颖的结构形式和独特的受力特点。同时,由于钢材本身轻质高强的特点,相对于同等混凝土桥梁则更易发生倾覆。因此,针对此类索辅梁结构的抗倾覆性能研究具有重要意义。论文依托某异型塔混合索面钢箱梁斜拉桥,利用MIDAS/Civil 2020建立板单元模型以研究此类结构的抗倾覆性能。论文研究内容及成果如下:(1)通过分析桥梁倾覆原理及过程,并结合中英美日规范,得到了由支反力、扭转角以及抗倾覆安全系数组成的倾覆判别标准体系。通过比选建模方法发现板壳模型更适于抗倾覆性能研究。(2)依据英国规范(BS 5400)轮迹横向分布频率设置工况,研究不同荷载横向作用位置对于抗倾覆性能的影响,并从主梁变形、支反力、抗倾覆验算以及塔顶偏移量四个方面确定出最不利工况。结果表明,偏载最外侧加载更易导致桥梁倾覆。在此基础上,分别研究超载、风荷载以及索力超欠张拉对于抗倾覆性能的影响。结果表明,支座脱空是桥梁倾覆的开始,但不一定导致倾覆。抗倾覆安全系数取值2.5对于斜拉桥倾覆判定较为合理。超载会引起桥梁倾覆风险急剧上升;风荷载的影响较小,但与偏载异侧作用相比于二者同侧作用更易导致倾覆;出现索力超欠张拉时,桥梁倾覆的可能性与索力欠均匀度呈现正相关。(3)结合本桥新颖的结构形式,分别对结构体系、支座间距、顶底板及腹板厚度、横隔板厚度以及中央双索面索面间距进行参数化分析,以研究各参数的改变对于抗倾覆性能的影响,为今后同类桥梁的设计工作者提供一定参考。结果表明,就结构体系而言,主拱选择半漂浮体系,主塔选择刚构体系较为合理;增大支座间距能够显著改善抗倾覆性能;主梁各构件厚度的影响较小,应结合经济性原则合理选定构件尺寸;索面间距的影响很小,几乎可忽略不计。