高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋等效風(fēng)荷載研究.pdf

1、大跨連續(xù)剛構(gòu)橋在成橋運(yùn)營階段剛度較大，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力，然而在最大雙懸臂階段由于橋墩較柔、剛度較低，在風(fēng)荷載作用下將在柔性墩的底部產(chǎn)生較大的內(nèi)力。對大跨柔性橋梁結(jié)構(gòu)，在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力一般由兩部分組成:一是平均風(fēng)作用下在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的靜風(fēng)內(nèi)力，二是由于風(fēng)的紊流成份誘發(fā)結(jié)構(gòu)抖振而產(chǎn)生的動內(nèi)力。靜風(fēng)內(nèi)力屬靜力范疇，而動風(fēng)內(nèi)力相對復(fù)雜，需要考慮多種因素，包括脈動風(fēng)的空間相關(guān)及其動力特征、結(jié)構(gòu)自身的動力特性、氣動阻尼、氣動剛度等，一般采用風(fēng)洞

2、試驗(yàn)或者時域和頻率的抖振分析進(jìn)行研究。但在初步階段，采用上述兩種計(jì)算方法并不現(xiàn)實(shí)。因此，對于大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段的風(fēng)荷載，建立一種正確且簡便的方法是十分必要的，這種方法適用于大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的初步設(shè)計(jì)，也適用于跨徑較小的連續(xù)體系橋梁的風(fēng)荷載計(jì)算。
　　 本文以蔡家溝大橋和壩陵河初步設(shè)計(jì)方案最大懸臂狀態(tài)為研究對象，基于高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)，分主梁風(fēng)荷載和橋墩風(fēng)荷載，探討其墩底橫橋向彎矩和剪力及主梁懸臂根部橫橋向彎矩和剪力的等效風(fēng)荷

3、載的實(shí)用簡化計(jì)算方法，并以計(jì)算結(jié)果與抖振響應(yīng)頻域分析、時域分析結(jié)果及規(guī)范上規(guī)定算法進(jìn)行對比，驗(yàn)證所提出簡化計(jì)算方法的安全可靠與實(shí)用方便性。
　　 本論文的主要工作有以下幾方面:
　　 首先回顧了橋梁順風(fēng)向等效風(fēng)荷載計(jì)算的基本理論，指出了各自的優(yōu)點(diǎn)以及不足之處?？偟牡刃эL(fēng)荷載可分為平均風(fēng)荷載，背景響應(yīng)風(fēng)荷載和慣性風(fēng)荷載三個部分。我們對得到的三種響應(yīng)進(jìn)行組合，就可以得到均勻分布的等效風(fēng)荷載。根據(jù)得到的陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，就可以方便

4、的得出所需的某種響應(yīng)值。
　　 其二，以蔡家溝大橋和壩陵河初步方案剛構(gòu)橋?yàn)楣こ虒?shí)例，由高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工狀態(tài)的特點(diǎn)，得出目標(biāo)響應(yīng)的影響函數(shù)和振型函數(shù)，將風(fēng)荷載分為橋梁風(fēng)荷載和橋墩風(fēng)荷載，詳細(xì)說明了等效風(fēng)荷載簡化算法中各參數(shù)的計(jì)算和簡化過程。
　　 其三，采用ANSYS有限元分析程序，建立了高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋抖振時域計(jì)算模型和頻域計(jì)算模型，以本文兩個工程背景為例進(jìn)行了計(jì)算分析。將利用上述方法及規(guī)范方法計(jì)算所得結(jié)果與