异型索塔钢-混结合段构造及静力行为研究

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钢-混组合索塔充分利用了钢材和混凝土各自的优势,有自重轻、刚度大、承载能力高的特点,常采用有格室后承压板式钢-混结合段作为两种材料的连接节点。为了适应城市景观和环境的需求,桥梁常采用异型曲线布置的异型索塔,其空间受力特性显著,受力分析(特点)非常复杂。该类型索塔的钢-混结合段将会承担较大的剪力,受力特点和传力途径与常规索塔钢-混结合段有较大区别。本文以张家口市纬二桥为背景,对异型曲线布置的索塔钢-混结合段位置及不同材料间的刚度匹配、有钢格室后承压板式钢-混结合段受力状态及变形情况、内力传递途径等问题展开研究,主要研究内容如下:(1)根据桥梁设计资料,采用MIDAS/Civil软件,分析其在成桥阶段恒载作用,运营阶段活载作用、温度作用下此种桥梁结构的力学响应及变形情况。结果表明,桥梁结构变形较小,塔梁固结处和辅助墩处出现负弯矩,主梁的弯矩相对较小,全桥最大弯矩出现在索塔上、下塔柱交接处。(2)根据以往钢-混结合段的布置原则,针对倾斜式索塔钢-混结合段位置变化问题进行分析。研究钢-混结合段位置变化对全桥结构及索塔钢-混结合段受力性能的影响,得出此类桥型索塔钢-混结合段合理的位置。并对此钢-混结合段构件刚度匹配问题进行研究,分析结果表明,前后肢钢-混结合段刚度过渡平顺,结构设计合理。(3)为研究有格室后承压板式钢-混结合段在最不利荷载作用下的受力状态,采用ANSYS软件建立索塔钢-混结合段的局部有限元模型,计算局部模型中各个构件变形情况、受力响应及分布规律。各构件应力均小于材料容许应力值,结构安全可靠,钢-混结合段刚度设计合理。(4)根据有格室后承压板式钢-混结合段的受力特点,提出钢-混结合段传力机理研究指标。利用局部有限元模型,研究其传力机理,与刚度匹配研究结果进行对比。并进一步分析钢-混结合段钢格室高度、承压板位置、承压板厚度的变化对轴力传递的影响。
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