【摘 要】
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大跨度斜拉桥以轻柔、对风敏感为主要特征,容易受到风荷载的激扰产生强烈的振动,影响结构的使用安全。近年来,公-轨两用斜拉桥得到了较为广泛的应用,对其进行抗风性能的研究对保证桥梁结构及桥上轨道交通运行安全具有重要意义。本文以拟建的巴拿马四桥——一座主跨510m的公轨两用斜拉桥为工程背景,对其进行风振响应及静风稳定性研究,主要内容如下:(1)阐述了大跨度桥梁几何非线性理论的研究历程,对其静风稳定性及风振
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大跨度斜拉桥以轻柔、对风敏感为主要特征,容易受到风荷载的激扰产生强烈的振动,影响结构的使用安全。近年来,公-轨两用斜拉桥得到了较为广泛的应用,对其进行抗风性能的研究对保证桥梁结构及桥上轨道交通运行安全具有重要意义。本文以拟建的巴拿马四桥——一座主跨510m的公轨两用斜拉桥为工程背景,对其进行风振响应及静风稳定性研究,主要内容如下:(1)阐述了大跨度桥梁几何非线性理论的研究历程,对其静风稳定性及风振响应研究的国内外发展现状进行了综述,最后介绍了本文的研究意义、研究内容及研究创新性。(2)基于ANSYS软件编制程序建立了全桥空间有限元模型,验证了其准确性,对大跨度斜拉桥的三种几何非线性影响因素以及非线性方程的求解方法进行了阐述,分析了不同非线性因素对桥梁位移和内力的影响。(3)借助于MATLAB平台采用一种快速谱分析法生成了桥梁三维随机风速场,对大跨度斜拉桥的风振响应进行了时域内的计算,分析了不同风攻角和不同风速对桥梁抖振响应的影响规律。(4)基于大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法,运用APDL语言编制了增量与内外两重迭代程序,验证了程序合理性,对大桥进行了静风稳定性分析,研究了初始风攻角、桥塔与拉索上风荷载以及几何非线性等因素对静风临界失稳风速的影响。结果表明:1)几何非线性因素对桥梁位移的影响比对内力的影响要大,同时考虑三种非线性因素的影响最为不利,采用多段链杆法考虑垂度效应时影响较为显著。2)主梁竖向抖振位移响应的前期振幅较大,之后进入小幅度抖振的稳定状态。拉索索力时程曲线与主梁竖向抖振位移时程类似。3)跨中由于约束薄弱,导致抖振位移及加速度响应的峰值均发生于跨中。4)采用二维线性扭转发散公式计算得到的桥梁静风失稳风速略高,而采用本文的内外两重迭代三维非线性理论编程计算得到的桥梁静风失稳风速精度更佳,具有较好的实际意义。
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