宁波常洪大桥方案力学特性分析

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随着设计理念的完善、分析理论的发展、结构分析软件的成熟以及社会经济的快速发展,桥梁工程设计取得了巨大的发展成就。缆索承重体系桥已成为主要考虑的桥梁形式,自锚式斜拉-悬索协作体系桥:将其类型中的斜拉桥与悬索桥相结合取长补短,形成适合于大跨径的组合体系桥梁结构形式,该结构新颖、受力合理。本文以拟建宁波甬江常洪大桥为实际工程背景,介绍了该桥型的概念设计以及与其他体系相比的优缺点,分析了宁波常洪大桥的合理成桥状态及静力、动力特性,并综合比较了该体系桥梁的几种施工方法,为大跨径组合体系桥的研究提供参考依据。主要工作如下:(1)将斜拉桥与悬索桥部分分开计算,采用弹性悬链线索元法模拟缆索的线型以确定主缆线型,利用影响矩阵法确定斜拉索索力,并对斜拉索进行微调以优化索内的不变形预张力,然后再将分开计算所得各部分结果进行统一,使得最终能够分析出该大桥理想并且合理的成桥状态。该桥通过建立相关有限元分析模型进行计算,表明该拆分的算法分析所得的成桥状况下主梁恒载弯矩分布合理,各主塔塔顶的水平变形量全部控制在较小范围内,缆索的线型合理,并且拉索的索力也分布较为均匀。通过分析所得的不变形预张力可直接应用于对施工所进行的分析以及静力几何非线性分析。(2)简述影响协作体系桥几种非线性因素,并且简单介绍了几种几何非线性问题解答方法。在考虑几何非线性的基础上,应用MIDAS软件对宁波常洪大桥建立二维分析模型,对其在活载作用下的非线性静力进行分析,结果表明,在协作体系桥设计时要考虑非线性因素的影响。由于宁波常洪大桥是采用自锚式斜拉-悬索协作体系,加劲梁各段均受来自各缆索结构的水平轴力作用,内力没有产生突变,主梁各段均为压弯构件。(3)建立宁波常洪协作体系桥空间分析模型,以此来进行分析得到自锚式斜拉-悬索协作体系桥的动力特性;并且利用反应谱方法来计算了该桥在三个方向以及三向组合正交地震力作用下的受力状况;反应谱分析所得的计算结果表明,该体系桥属于柔性结构,在动力作用下许多振型会被激发。(4)综合评价宁波常洪大桥的几种施工方案。介绍几种在技术上可行的自锚式斜拉-悬索协作体系桥推荐的施工方案,并进行了简单的综合比选,其中临时斜拉索法为推荐方案。
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