空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋靜動(dòng)力學(xué)特性.pdf

1、隨著我國(guó)高等級(jí)公路的發(fā)展，高墩大跨的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋成為100～300m范圍具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的橋型。為了解決早期所建此類橋梁的開裂、下?lián)蠁?wèn)題，近年來(lái)出現(xiàn)了改進(jìn)型橋型----空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋，即在普通連續(xù)剛構(gòu)橋基礎(chǔ)上將橋墩附近箱梁腹板局部挖空，形成根部空腹式結(jié)構(gòu)。本文針對(duì)空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行系統(tǒng)的靜動(dòng)力學(xué)特性研究，為其推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以國(guó)內(nèi)某建成的實(shí)橋?yàn)橐劳?，建立了結(jié)構(gòu)空間分析模型，利用 Midas/Civil

2、有限元程序，從靜、動(dòng)力學(xué)方面分析其結(jié)構(gòu)反應(yīng)特點(diǎn)。在靜力學(xué)方面，以邊中跨比、墩梁剛度比、腹板挖空率、曲率半徑等為參數(shù)，研究?jī)?nèi)力變化規(guī)律。在動(dòng)力學(xué)方面，研究了曲率半徑、橋墩彎曲剛度、地震卓越頻率、行波效應(yīng)等因素對(duì)空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋的動(dòng)力特性、關(guān)鍵截面水平和豎向地震響應(yīng)的影響；通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)定了空腹式箱梁的三分力系數(shù)，并與既有普通連續(xù)剛構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，分析了寬高比、寬懸比對(duì)空腹式箱梁三分力系數(shù)的影響；通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)與基于FLUENT平臺(tái)的CFD

3、數(shù)值模擬相結(jié)合，分析了雙幅橋氣動(dòng)干擾效應(yīng)，并研討了腹板阻塞度對(duì)三分力系數(shù)的影響機(jī)理；通過(guò)最大雙懸臂施工階段的氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，給出了不同風(fēng)偏角下空腹式與普通連續(xù)剛構(gòu)施工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)位移相響應(yīng)和加速度響應(yīng)特點(diǎn)。主要研究成果如下：
　　（1）明晰了空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋的內(nèi)力分布規(guī)律，指出了其與普通連續(xù)剛構(gòu)橋的異同?？崭故竭B續(xù)剛構(gòu)橋的最大負(fù)彎矩位于上下弦梁的結(jié)合處，數(shù)值上小于同跨徑普通連續(xù)剛構(gòu)；邊中跨比小于等于0.5時(shí)，各構(gòu)件內(nèi)力分布均勻，其

4、比值基本恒定，大于0.5時(shí)則相反；建議五跨以上空腹式連續(xù)剛構(gòu)的跨徑布置自中跨逐跨遞減，跨徑比取值為1：（0.5-0.8）：（0.25-0.4）；腹板挖空率越大，內(nèi)力分布越均勻；上弦梁剛度比僅影響弦梁內(nèi)力分配，對(duì)實(shí)腹段內(nèi)力影響較?。划?dāng)曲率半徑大于600米時(shí)，其對(duì)橋墩的扭矩影響可以忽略不計(jì)。
　　（2）箱梁空腹段的弦梁是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵構(gòu)件。曲率半徑對(duì)空腹式連續(xù)剛構(gòu)基頻影響較大，而對(duì)高階頻率沒(méi)有影響，橋墩的彎曲剛度變化對(duì)橋梁動(dòng)力性能影響

5、極小；橋梁對(duì)低頻（2Hz）水平地震響應(yīng)強(qiáng)烈；箱梁空腹段的弦梁對(duì)低頻且存在行波效應(yīng)的地震波激勵(lì)響應(yīng)強(qiáng)烈，是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。
　?。?）直腹板箱梁的三分力系數(shù)與寬高比滿足線性關(guān)系，空腹式直腹板箱梁三分力系數(shù)變化規(guī)律比普通箱梁復(fù)雜，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果給出的擬合公式可以用于其風(fēng)荷載的計(jì)算。雙幅并置的空腹式箱梁存在影響其周邊流場(chǎng)的巷道效應(yīng)和遮擋效應(yīng)以及干擾效應(yīng)，這些因素導(dǎo)致空腹式箱梁的三分力系數(shù)隨寬高比變化規(guī)律趨于復(fù)雜，從而探究了阻塞度與三分