[博士]在悬索桥中再度研究设计应用板式加劲梁

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内容简介

　　[博士]在悬索桥中再度研究设计应用板式加劲梁　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 博士 　　学位授予单位：西南交通大学　　学位年度：2005　　 文章首先回顾研究了悬索桥的基础理论及其加劲梁基本结构形式的发展演变和设计流派，然后结合塔科玛桥板式加劲梁悬索桥的风毁工程实例着重对板式加劲梁结构的抗风稳定性和工程措施再度研究分析。在此基础上，分别结合实桥设计将研究成果应用于预应力板式加劲梁悬索桥和钢板式加劲梁悬索桥的工程设计中，并对其抗风稳定问题和设计工程措施逐一进行深入的理论分析和风洞模型试验，从而得出不同类型的梁式结构所适宜的跨度范围及其应用条件等研究结论。　　 研究结论指出，析架式加劲梁因通透性好、结构刚度大，因而具有足够的抗风能力，可完全满足现行抗风标准的要求，适用于超大跨度的悬索桥:而箱式加劲梁的抗风能力也受到诸多因素限制，多数桥梁甚至刚刚能满足相应抗风设计标准的要求，设计时应注意加劲梁截面气动外型及其宽度和跨度等;对板式加劲梁，由于其自身抗扭刚度较小，设计时更需慎重进行抗风试验研究，采取必要的抗风稳定措施。在工程设计中，不同类型的加劲梁，其跨度的适应范围有所不同:析架式加劲梁悬索桥，从跨度200m~2000m均有成功桥例，其适应范围最广。　　 钢箱式加劲梁悬索桥，跨度500m~1500m之间具有较好的适应性，跨度更大时对其抗风稳定性应予以慎重考虑。　　 预应力混凝土板式加劲梁悬索桥从其受力合理性和安全性以及总体经济性等方面考虑，跨度在200m--400m范围，是具有竞争力的设计桥型，经抗风理论分析和风洞模型试验证明，混凝土板式加劲梁由于梁高低、自重大，其抗风稳定性也较易于满足设计要求。　　 钢板式加劲梁悬索桥，跨度适宜在200m-500m范围，技术经济优势明显，设计必须采取必要的抗风安全措施才能满足抗风设计要求。理论计算和风洞模型试验研究结果均表明，中央缆索扣对中小跨度悬索桥的动力特性和抗风稳定性有明显效果，设置中央缆索扣后，可使桥梁结构总体固有弯扭频率比提高29%.颤振临界风速提高20%以上。但随着跨度的增大，其作用将逐渐减少。　　 板式加劲梁悬索桥设计应用时，应注意其使用的局限性:一方面，由于板式加劲梁抗扭刚度较弱，为获取必要的抗风安全性，就必须尽量降低梁高以减少挡风面积:另一方面，设计这类桥梁宜尽量将其用于桥宽为2-r4车道较窄的桥梁中(宽度较大时可分幅修建)，由于较小的竖向活载作用，可使板式加劲梁结构更便于适应。此外在结构设计时还应尽量采用较小的吊索间距，以减低横梁高度甚至取消横梁而完全采用板式结构，以减少挡风面积，有利于结构抗风稳定。在恶劣风场条件下板式加劲梁悬索桥还是应当滇重设计。　　 本文的创新点主要体现在如下几点:　　 1.研究总结了悬索桥各式加劲梁结构的工程适用范围和使用局限;　　 2.继塔科玛板梁悬索桥风毁之后，首次再度研究钢板式加劲梁在悬索桥工程设计中的应用，设计中吸收了过去抗风设计研究的成果，在结构总体设计中即注重抗风概念设计，诸如采取将人行道向两侧外挑以改变板式加劲梁的气动外形和降低梁高等工程设计措施，并通过理论计算和风洞试验证明对中等跨度的钢板梁悬索桥设置中央缆索扣和梁端阻尼器等工程措施，能改善结构的动力特性，提高大桥的抗风稳定性;使此类梁式结构又能重新安全使用;　　 3.研究介绍了预应力混凝土板式加劲梁结构的创新设计特点及其在多座山区公路悬索桥的工程实践，指出对中小跨度的混凝土板式加劲梁悬索桥，在对结构设计适当采取对策如降低梁高注重气动外形设计后，抗风分析计算和风洞试验表明其抗风稳定性易于满足要求。

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