【博士】超大跨度斜拉橋設(shè)計理論研究【2006】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)　　學(xué)位年度： 2006年　　超大跨度斜拉橋作為與懸索橋最具有競爭力的橋型，在千米紐以上跨徑上越來越受到工程界的青睞，我國繼香港昂船洲大橋、蘇通大橋之后，又面臨若干近千米級斜拉橋的規(guī)劃設(shè)計與論證工作。本文以蘇通大橋等幾座特大跨徑斜拉橋方案為工程背景，以超大跨度斜拉橋的設(shè)計理論與特殊力學(xué)問題為主線，比較深入地開展了以下幾個方面的工作：　　1．斜拉橋概念設(shè)計與近似分析理論的研究?！　≡诂F(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實例，就斜拉橋概念設(shè)計中幾個總體設(shè)計參數(shù)的確定原則以及關(guān)鍵構(gòu)造設(shè)計要點進行了系統(tǒng)的闡述。根據(jù)彈性地基梁比擬方法，推導(dǎo)了塔、梁、索的恒活載內(nèi)力近似計算公式，在概念設(shè)計階段具有較強的實用價值。基于理論推導(dǎo)與統(tǒng)計資料，擬合出了斜拉橋基頻(一階豎彎和扭轉(zhuǎn))估算公式，與現(xiàn)行規(guī)范公式相比，不僅形式簡單、精度較高，而且物理涵義更明確?！　?．大跨度斜拉橋合理成橋與旅工狀態(tài)索力優(yōu)化以及非線性影響比較研究。結(jié)合蘇通大橋設(shè)計實踐，系統(tǒng)地研究總結(jié)了各種斜拉橋索力優(yōu)化方法，實現(xiàn)了千米級鋼斜拉橋一次張拉索力達到理想狀態(tài)。以單索模型為對象，比較了超長斜拉索的三種非線性計算方法的影響。驗證了8節(jié)點或8段桿單元斜拉索模擬方法在1000～2000m跨徑范圍均具有較高的精度。系統(tǒng)分析了各種幾何非線性因素對蘇通大橋成橋以及施工狀態(tài)的影響，研究表明如果按等效直稈模量法模擬超長索的垂度效應(yīng)，將導(dǎo)致大跨度斜拉橋的施工線型計算不準確，僅該項因索所引起的主梁立模標高最大誤差約30cm，是非常顯著的。最后分析了活載計算方法的影響，研究表明活載按線性二階理論在千米級甚至更大跨徑斜拉橋仍然是有效的。　　3．特大跨度斜拉橋方案試設(shè)計與參數(shù)研究?！　》謩e以1200、1400、1600m三種超大跨度為目標進行r方案試設(shè)計，探討了三種跨徑下，斜拉橋在活載、橫向靜風、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及抗風性能等方面的變化情況。分析表明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是超大跨度斜拉橋跨徑增大后的主要控制囡素。并就粱高、橋塔剛度、塔跨比、拉索布置、主梁寬跨比等一些特征幾何參數(shù)展開了深入地比較研究，得到這些參數(shù)變化后的影響規(guī)律，然后比較論證了分體雙箱梁在超大跨徑斜拉橋的適用性?！　?．多索面斜拉橋設(shè)計理論分析?！　∫?600m跨徑為對象，結(jié)合靜力、穩(wěn)定性、動力分析以及經(jīng)濟性等多方面的比較論證，最終揭示出多索面斜拉橋在超大跨度范圍并非理想的結(jié)構(gòu)型式，而分體雙箱梁與傳統(tǒng)傾斜雙索面是1400m以上跨徑比較理想的選擇?！　?．大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)體系比較研究?！　〗Y(jié)合蘇通大橋和某座主跨816m的單側(cè)混合梁特大跨斜拉橋?qū)嵗?，研究了塔粱連接、邊跨輔助墩、混合梁等對整體力學(xué)性能的影響。前者已用于蘇通大橋?qū)嵺`，有關(guān)結(jié)構(gòu)體系研究與比選的技術(shù)路線和方法可作為同類橋梁參考?！　?．斜拉橋的材料用量指標與合理跨徑界限?！　∫詺W拉壓桿模型為理論基礎(chǔ)，推導(dǎo)出變截面橋塔受穩(wěn)定控制時面內(nèi)最小抗彎剛度的估算表達式。算例表明，不僅精度較好，而且具有較強的實用價值。收集了國內(nèi)外一些典型斜拉橋的技術(shù)經(jīng)濟指標，可供概念設(shè)計參考。系統(tǒng)研究了有關(guān)斜拉橋極限跨徑的技術(shù)控制因素。然后以工程統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了斜拉橋、懸索橋上部結(jié)構(gòu)用鋼當量表達式，進而導(dǎo)出了斜拉橋與懸索橋上部結(jié)構(gòu)經(jīng)濟比較隨跨徑的變化規(guī)律簡化表達式。據(jù)此論證出，即使跨徑達到1400甚至1600m，斜拉橋在工程經(jīng)濟方面仍然具有較大的競爭力?！　?．大跨度鋼斜拉橋幾何控制法與精度控制要求?！　￡U述了幾何控制法的基礎(chǔ)思想和原則，制定了幾何控制的實施流程。采用確定性方法對蘇通大橋施工控制中的主要參數(shù)進行了敏感性分析。最后從幾何協(xié)調(diào)性出發(fā)，給出了一套適用于懸臂施工的鋼斜拉橋精度控制建議值，并通過近似分析驗證了它的適用性。最后，關(guān)于進一步工作的方向進行了簡要的討論。　　

專題推薦