大跨徑單葉雙曲面空間纜索懸索橋的靜動載試驗研究.pdf

1、懸索橋跨徑的不斷增加是一種發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)平行纜索懸索橋的空間抗扭剛度較差，隨著跨度的增大，懸索橋的抗風穩(wěn)定性問題變得十分突出。利用單葉雙曲面直紋性的特點，借鑒西藏墨脫藤網橋，提出了單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋方案。本文采用試驗和有限元分析相結合的方法，開展單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋的靜動力特性研究，探討這種新型空間纜索體系懸索橋相比于傳統(tǒng)的懸索橋在力學性能上的優(yōu)勢。
　　制作了橢圓環(huán)梁的單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋試驗模型，開展

2、新型空間纜索體系懸索橋的靜動載試驗研究。進行了豎向荷載靜力試驗，水平荷載靜力試驗，移動車輛荷載試驗以及模型自振特性測試試驗。通過試驗，獲得了索力分布特征，證實了空間纜索具有優(yōu)良的協同工作性能。新型懸索橋的豎向剛度略有增加，橫向剛度和抗扭剛度具有很大的提高，抗風穩(wěn)定性能良好。隨著豎向堆載的增加，新型懸索橋纜索的內力不斷增加，結構的重力剛度不斷增加，空間纜索內力的水平分力不斷增加，較大地提高了新型懸索橋的水平向剛度。通過移動車輛荷載試驗，研

3、究了移動車輛荷載作用下新型懸索橋的動位移和動應變響應，證實了新型懸索橋具有阻尼大，行車平穩(wěn)等特性。通過模態(tài)試驗，獲取了新型懸索橋結構的模態(tài)特征，證實了新型懸索橋的整體剛度具有很大的提高。
　　采用ansys有限元軟件建立三維有限元模型，對模型試驗進行仿真分析，對比分析了有限元計算結果和試驗實測結果，兩者吻合較好。為了進一步研究新型懸索橋結構的受力機理，建立了相同參數的平行纜索懸索橋有限元模型，對比分析了豎向、水平和移動荷載的受力特

4、性以及結構的自振特性，可以發(fā)現新型懸索橋抵抗水平荷載的工作性能大大的高于平行纜索懸索橋。同時，也建立了圓形環(huán)梁的單葉雙曲面懸索橋的有限元模型，開展了結構性能對比分析，研究表明，橢圓環(huán)梁和圓形環(huán)梁的空間懸索橋結構性能差異不大。
　　進行了主跨4000米級單葉雙曲面和平行纜索懸索橋的方案設計，建立兩者空間有限元分析模型，對比分析了兩者在成橋狀態(tài)自重作用、汽車活荷載作用和橫向風荷載作用下的靜力性能，開展了新型懸索橋的自振特性、靜風穩(wěn)定性