人行悬索桥索塔垂直度偏差限值研究

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人行悬索桥传力途径明确、环境适应能力强,是山区人行桥和景观桥选型的首选方案。随着乡村振兴战略不断推进,山区人行悬索桥建设数量增多。目前,我国尚无针对人行悬索桥设计、施工、验收规范,在实际工程中主要参照公路悬索桥相关规范标准。然而人行悬索桥与公路悬索桥相比,无论是设计荷载还是结构构造形式都存在较大差别,因此有必要开展针对山区人行悬索桥的相关标准规范研究。由于人行悬索桥索塔高度相对较低,采用公路桥梁相关规范将增加成本、提高施工难度,本文就人行悬索桥索塔垂直度限值进行理论和数值研究,具体内容如下:首先,在查阅已有悬索桥力学特性、索塔垂直度及稳定性分析研究现状的基础上,以泉州涌溪玻璃人行悬索桥为工程背景,基于APDL编制了主缆找形命令流,建立了全桥及索塔杆系模型、索塔实体模型。其次利用索塔杆系模型,开展索塔稳定性研究。设置五种不同方向的垂直度偏差工况,分别进行线性与非线性稳定性分析,研究不同情况对索塔极限承载力的影响。研究发现该形式索塔横桥向稳定性优于纵桥向稳定性,索塔垂直度偏差最不利工况为纵桥向偏差,最不利加载工况为纵桥向均布风荷载。最后,采用全桥杆系模型,分析索塔垂直度偏差对全桥动静力性能影响。研究发现索塔垂直度偏差对全桥动力性能、主缆线形和主缆轴力影响较小,在内力重分配下,加劲梁及吊杆内力变化集中于索塔附近;索塔垂直度偏差对索塔自身轴力影响较小,但会大幅度增加塔柱底部弯矩值。在计算索塔垂直度偏差对全桥极限承载力影响时,风荷载和人群荷载作用下均是索塔先于其他构件破坏,且随着索塔垂直度偏差的增大,全桥极限承载力也逐渐减小。在以上研究的基础上,采用索塔实体模型逐步增加垂直度偏差程度,以索塔出现裂缝作为控制条件得到垂直度偏差限值。本文研究成果能够为结构形式类似的山区人行悬索桥的设计、验收及今后人行悬索桥规范的制定提供参考。
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