【摘 要】
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近些年,随着社会经济突飞猛进发展,人们对道路、桥梁等交通基础设施的需求日益增加,为适应各种复杂自然环境及工程地质问题,桥梁结构体系选择呈现多样化。在高烈度区或有抗震要求地区建造斜拉桥,首选全漂浮支承体系。考虑到结构力学行为和景观设计需要,全漂浮体系独塔斜拉桥常采用空间框架索塔。此类斜拉桥主梁在索塔处不设支承,使主梁处于全悬浮状态,以利于抗震消能,而且空间框架索塔能适应主梁纵向摆动对索塔纵桥向刚度要
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近些年,随着社会经济突飞猛进发展,人们对道路、桥梁等交通基础设施的需求日益增加,为适应各种复杂自然环境及工程地质问题,桥梁结构体系选择呈现多样化。在高烈度区或有抗震要求地区建造斜拉桥,首选全漂浮支承体系。考虑到结构力学行为和景观设计需要,全漂浮体系独塔斜拉桥常采用空间框架索塔。此类斜拉桥主梁在索塔处不设支承,使主梁处于全悬浮状态,以利于抗震消能,而且空间框架索塔能适应主梁纵向摆动对索塔纵桥向刚度要求。全漂浮体系空间框架塔斜拉桥因主梁处于全悬浮状态使得其力学行为不易把握,空间框架式索塔受力复杂,静、动力力学行为异于常规索塔,桥梁设计参数敏感性及对结构力学行为影响规律有待于深入分析。鉴于此,本文以某全漂浮体系空间框架塔斜拉桥为工程依托,运用有限元分析软件Midas/Civil建立全桥有限元模型,对该桥开展静力和动力力学行为分析,探讨全漂浮空间框架式独塔斜拉桥参数敏感性。主要研究内容及结论如下:（1）总结全漂浮体系空间框架塔钢-混组合梁斜拉桥研究现状以及实际工程建设情况,梳理此类斜拉桥结构特点、基本力学特性和存在问题,明确论文研究内容。（2）针对依托工程结构特点,运用有限元软件建立全桥鱼骨梁数值模型,并对模型边界条件、荷载条件模拟进行详细说明;对该桥索塔顶部装饰构件——陶豆造型进行风阻影响分析,结果表明陶豆风阻对索塔影响较小,且该构件不直接参与结构受力,数值模型可仅考虑陶豆自重。（3）考虑到该桥为支架施工,以一次成桥模型为基准,分析环境温度、混凝土收缩徐变、拉索索力、二期恒载等参数对结构内力和变形的影响规律,并得出该桥静力敏感性参数。分析表明:主梁变形在1/4～1/3跨范围对温度、收缩徐变、拉索索力、主梁二期恒载等参数较为敏感,主梁应力敏感部位主要集中在支座、跨中、主梁1/3跨附近,结构变形和内力对温度效应和混凝土收缩徐变效应较为敏感,而拉索索力和二期恒载仅对主梁变形及内力影响较为显著。（4）建立半漂浮体系和等效门形索塔的独塔斜拉桥,研究支承体系和索塔形式对结构力学行为影响。结果表明:全漂浮体系相对于半漂浮体系属于偏柔性结构;全漂浮体系斜拉桥结构内力和变形对温度效应、收缩徐变效应、拉索索力、二期恒载等参数敏感度低于半漂浮体系;框架塔属于空间高次超静定结构,大幅提高了索塔侧向刚度,分散了索塔结构内力,提高了索塔结构适应性。（5）在静力行为敏感性分析基础上,探讨主梁支承体系、主梁刚度、二期恒载、拉索索力等参数对自振特性影响。研究显示:拉索索力对结构自振特性影响较小;主梁刚度和自重主要对结构基频影响较大,而对结构模态振型无显著影响;全漂浮支承体系转换为半漂浮体系后,结构整体刚度显著提升,半漂浮体系一阶模态振型为主梁纵飘、竖弯+主塔纵向弯曲,与全漂浮体系主梁纵飘+竖弯的一阶模态振型相比,半漂浮体系塔梁整体性显著增强。（6）在结构自振特性分析基础上,研究支承体系对结构地震响应影响,分析粘滞阻尼器对依托斜拉桥自振特性及地震响应影响。地震时程分析显示:仅全漂浮体系主梁和塔顶纵桥向位移大于半漂浮体系,塔顶横桥向位移、塔脚弯矩、剪力,主梁跨中弯矩、剪力均小于半漂浮体系;斜拉桥安装阻尼器后,结构基频由0.38Hz增加至0.76Hz,其一阶阵型由主梁纵飘+竖弯变为主梁横弯,显著增加了主梁纵向约束,提高了结构刚度;阻尼器对结构动力响应影响较大,阻尼器除增加了塔脚扭矩,索塔和主梁的其余地震响应均呈下降趋势,抗震效果显著,其中塔脚扭矩受影响最大,最大变幅为278.4%,塔脚弯矩受影响最小,最大变幅为1.12%,主梁地震响应受阻尼器影响普遍大于索塔。
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