【摘 要】
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不对称斜拉桥相比于普通斜拉桥在受到荷载作用时,其变形及受力会有所不同,所以对不对称斜拉桥进行结构的受力分析,明确其受力特征,保证桥梁结构安全。不对称斜拉桥由于主梁大多采用钢箱梁结构,其结构重量相较于其他斜拉桥低,并且由于其不对称结构形式,其桥梁结构的稳定性相比于其他桥梁可能更加显著,所以对不对称斜拉桥的稳定进行分析,可以明确其稳定特性。由于实际工程中斜拉桥主梁一般布置在竖曲线上,但是此前学者们对于
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不对称斜拉桥相比于普通斜拉桥在受到荷载作用时,其变形及受力会有所不同,所以对不对称斜拉桥进行结构的受力分析,明确其受力特征,保证桥梁结构安全。不对称斜拉桥由于主梁大多采用钢箱梁结构,其结构重量相较于其他斜拉桥低,并且由于其不对称结构形式,其桥梁结构的稳定性相比于其他桥梁可能更加显著,所以对不对称斜拉桥的稳定进行分析,可以明确其稳定特性。由于实际工程中斜拉桥主梁一般布置在竖曲线上,但是此前学者们对于竖曲率对桥梁结构受力性能以及稳定性的研究很少。本文以昆山西路与304国道连通-高架桥工程(155+120)m斜拉桥为研究背景,采用有限元方法,运用Midas civil建立有限元模型,对不对称斜拉桥受力及稳定性进行了分析,并且研究了竖曲率对不对称斜拉桥受力及稳定的影响规律。主要研究结论如下:(1)对斜拉桥的主梁主塔进行受力分析,得出最大悬臂及成桥状态下主梁及主塔的内力和应力分布情况,主梁主塔应力均满足要求;对极限承载能力下桥梁结构强度进行分析,均满足强度要求;对斜拉索索力及应力幅进行分析,均满足安全要求;对各施工阶段下索力进行分析得出了不同施工阶段下斜拉索索力变化规律;对主梁施工线形进行了分析,得出其恒载变形和活载变形,并计算出了其预拱度,为桥梁变形控制提供了理论依据;对各施工阶段主塔变形进行了分析,得出了各施工阶段对主塔位移变化规律。(2)对不对称斜拉桥进行了稳定分析,得到最大悬臂状态、成桥以及运营阶段的全桥满载和全桥偏载的一阶稳定系数均满足安全要求。分析得出最大悬臂状态下风荷载会使得稳定系数有所下降,但是稳定系数变化很小;悬臂状态下压重越大,稳定性会越低。对成桥阶段不同温度荷载工况下的稳定分析,得出升温时一阶稳定系数降低,降温时一阶稳定系数升高,且幅度较小;索梁正温差使得一阶稳定系数升高,索梁负温差使得一阶稳定系数降低。对桥梁结构进行几何非线性分析并与屈曲稳定进行了对比分析,得出其最大悬臂以及成桥运营阶段几何非线性均满足安全要求。通过对两类稳定结果对比分析可知,几何非线性稳定系数低于线性稳定系数,说明非线性因素对桥梁结构各阶段的影响很显著。(3)通过建立12组不同曲率竖曲线空间有限元斜拉桥模型,对不同曲率竖曲线对不对称斜拉桥受力性能及稳定性影响规律进行了研究,得出随着竖曲线曲率的不断增加:主梁正弯矩逐渐增加,负弯矩逐渐减小;主梁正剪力逐渐增加,负剪力逐渐减小;轴力逐渐降低;主梁上缘拉应力不断减小,压应力不断增加;主梁下缘拉应力不断增加,压应力不断减小;且竖曲率主梁变形影响很小;主塔正弯矩逐渐减小,负弯矩增加,且幅度很小;主塔正剪力逐渐减小,负剪力增加,且变化幅度较小;主塔轴力不断增加;主塔应力不断增加;且竖曲率对主塔变形影响很小;其索内力为第一至第六对索索力逐渐减小,且减小幅度越来越缓慢;第七对索大跨侧先减小后增加,小跨侧缓慢增加;第八、九对索缓慢增加,第十、十一对索缓慢减小。对稳定性进行分析,得出随着竖曲率的增大,斜拉桥一阶稳定系数不断减小。
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