[博士]在懸索橋中再度研究設(shè)計(jì)應(yīng)用板式加勁梁

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　　[博士]在懸索橋中再度研究設(shè)計(jì)應(yīng)用板式加勁梁　　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：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2005　　文章首先回顧研究了懸索橋的基礎(chǔ)理論及其加勁梁基本結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展演變和設(shè)計(jì)流派，然后結(jié)合塔科瑪橋板式加勁梁懸索橋的風(fēng)毀工程實(shí)例著重對板式加勁梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性和工程措施再度研究分析。在此基礎(chǔ)上，分別結(jié)合實(shí)橋設(shè)計(jì)將研究成果應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力板式加勁梁懸索橋和鋼板式加勁梁懸索橋的工程設(shè)計(jì)中，并對其抗風(fēng)穩(wěn)定問題和設(shè)計(jì)工程措施逐一進(jìn)行深入的理論分析和風(fēng)洞模型試驗(yàn)，從而得出不同類型的梁式結(jié)構(gòu)所適宜的跨度范圍及其應(yīng)用條件等研究結(jié)論?！　? 研究結(jié)論指出，析架式加勁梁因通透性好、結(jié)構(gòu)剛度大，因而具有足夠的抗風(fēng)能力，可完全滿足現(xiàn)行抗風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，適用于超大跨度的懸索橋:而箱式加勁梁的抗風(fēng)能力也受到諸多因素限制，多數(shù)橋梁甚至剛剛能滿足相應(yīng)抗風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)時應(yīng)注意加勁梁截面氣動外型及其寬度和跨度等;對板式加勁梁，由于其自身抗扭剛度較小，設(shè)計(jì)時更需慎重進(jìn)行抗風(fēng)試驗(yàn)研究，采取必要的抗風(fēng)穩(wěn)定措施。在工程設(shè)計(jì)中，不同類型的加勁梁，其跨度的適應(yīng)范圍有所不同:析架式加勁梁懸索橋，從跨度200m~2000m均有成功橋例，其適應(yīng)范圍最廣?！　? 鋼箱式加勁梁懸索橋，跨度500m~1500m之間具有較好的適應(yīng)性，跨度更大時對其抗風(fēng)穩(wěn)定性應(yīng)予以慎重考慮?！　? 預(yù)應(yīng)力混凝土板式加勁梁懸索橋從其受力合理性和安全性以及總體經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，跨度在200m--400m范圍，是具有競爭力的設(shè)計(jì)橋型，經(jīng)抗風(fēng)理論分析和風(fēng)洞模型試驗(yàn)證明，混凝土板式加勁梁由于梁高低、自重大，其抗風(fēng)穩(wěn)定性也較易于滿足設(shè)計(jì)要求?！　? 鋼板式加勁梁懸索橋，跨度適宜在200m-500m范圍，技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，設(shè)計(jì)必須采取必要的抗風(fēng)安全措施才能滿足抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求。理論計(jì)算和風(fēng)洞模型試驗(yàn)研究結(jié)果均表明，中央纜索扣對中小跨度懸索橋的動力特性和抗風(fēng)穩(wěn)定性有明顯效果，設(shè)置中央纜索扣后，可使橋梁結(jié)構(gòu)總體固有彎扭頻率比提高29%.顫振臨界風(fēng)速提高20%以上。但隨著跨度的增大，其作用將逐漸減少?！　? 板式加勁梁懸索橋設(shè)計(jì)應(yīng)用時，應(yīng)注意其使用的局限性:一方面，由于板式加勁梁抗扭剛度較弱，為獲取必要的抗風(fēng)安全性，就必須盡量降低梁高以減少擋風(fēng)面積:另一方面，設(shè)計(jì)這類橋梁宜盡量將其用于橋?qū)挒?-r4車道較窄的橋梁中(寬度較大時可分幅修建)，由于較小的豎向活載作用，可使板式加勁梁結(jié)構(gòu)更便于適應(yīng)。此外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時還應(yīng)盡量采用較小的吊索間距，以減低橫梁高度甚至取消橫梁而完全采用板式結(jié)構(gòu)，以減少擋風(fēng)面積，有利于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定。在惡劣風(fēng)場條件下板式加勁梁懸索橋還是應(yīng)當(dāng)?shù)嶂卦O(shè)計(jì)?！　? 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn):　　 1.研究總結(jié)了懸索橋各式加勁梁結(jié)構(gòu)的工程適用范圍和使用局限;　　 2.繼塔科瑪板梁懸索橋風(fēng)毀之后，首次再度研究鋼板式加勁梁在懸索橋工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)中吸收了過去抗風(fēng)設(shè)計(jì)研究的成果，在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)中即注重抗風(fēng)概念設(shè)計(jì)，諸如采取將人行道向兩側(cè)外挑以改變板式加勁梁的氣動外形和降低梁高等工程設(shè)計(jì)措施，并通過理論計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)證明對中等跨度的鋼板梁懸索橋設(shè)置中央纜索扣和梁端阻尼器等工程措施，能改善結(jié)構(gòu)的動力特性，提高大橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性;使此類梁式結(jié)構(gòu)又能重新安全使用;　　 3.研究介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土板式加勁梁結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其在多座山區(qū)公路懸索橋的工程實(shí)踐，指出對中小跨度的混凝土板式加勁梁懸索橋，在對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)采取對策如降低梁高注重氣動外形設(shè)計(jì)后，抗風(fēng)分析計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)表明其抗風(fēng)穩(wěn)定性易于滿足要求。

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