部分斜拉桥基本设计及静动力分析

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1、分类号： U448.27 单位代码： 10335 密 级： 学 号：0403247 硕士专业学位论文 中文论文题目：中文论文题目：部分斜拉桥的基本设计及静动力特部分斜拉桥的基本设计及静动力特 性分析性分析 英文论文题目：英文论文题目： Preliminary design and analysis of mechanical behavior of partial cable-stayed bridge under static/dynamic load 申请人姓名： 吴朴 指导教师： 谢旭 合作导师： 专业学位类别： 建筑与土木工程 专业学位领域： 土木工程 所在学院： 建筑工程学院 论文提

2、交日期论文提交日期 2008.11.12 浙江大学硕士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计及静动力特性分析 部分斜拉桥的基本设计及静动力特性分析部分斜拉桥的基本设计及静动力特性分析 论文作者签名论文作者签名: 指导教师签名指导教师签名: 论文评阅人 1： 金伟良 教授 浙江大学建工学院 评阅人 2： 徐荣桥 副教授 浙江大学建工学院 评阅人 3： 汪至刚 高级工程师 华东勘察设计研究院 答辩委员会主席： 叶贵如 教授 浙江大学建工学院 委员 1： 蔡金标 副教授 浙江大学建工学院 委员 2： 张治成 副教授 浙江大学建工学院 委员 3： 郑宪政 教授级高工 杭州市城建设计院 委员 4：

3、陈新良 高级工程师 华东勘察设计研究院 答辩日期： 2008.11.22 浙江大学硕士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计及静动力特性分析 A Dissertation Submitted to Zhejiang University for the Degree of Master of Engineering Preliminary design and analysis of mechanical behavior of partial cable-stayed bridge under static/dynamic load By Wu Pu Supervisor: Profes

4、sor Xie Xu Major Subject: Architectural And Civil Engineering College of Civil Engineering and Architecture Zhejiang University, Hangzhou, P.R.China November 2008 浙江大学硕士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计与静动力特性分析 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得

5、 浙江大学浙江大学 或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 浙江大学浙江大学 有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 浙江大学浙江大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月

6、 日 签字日期： 年 月 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 浙江大学建筑设计 电话：13588111450 浙江大学硕士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计与静动力特性分析 2 致 谢 本文是在导师谢旭教授细心指导下完成的。 衷心感谢谢老师对我的培养和教诲。 三年来， 谢老师的博学严谨的治学作风， 平易近人的态度深深地影响了我，将使我终生受益。 谢老师不仅在学业上给予了我悉心的指导，在对于生活和人生的认识与理解 上也给予了我很多启发，借此向恩师表达我深深的感激之情！ 最后感谢张治成老师和张鹤、朱越锋等同学给予的支持和鼓励。 吴 朴 2008 年 11 月于浙大西溪校区 浙江大学硕

7、士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计与静动力特性分析 3 摘 要 部分斜拉桥是一种设计自由度较大的新型桥梁结构，比较适合于跨径 100-280m 之间的桥梁结构，在我国桥梁建设中有较大的应用前景。 本文首先介绍了部分斜拉桥的发展历史， 并收集了国内外已建的部分斜拉桥 的参数资料，对这种桥型的构造、结构参数进行统计分析，为同类结构的设计提 供参考依据。在上述参数分析的基础上，结合杭州市康桥路跨运河桥的设计，研 究了部分斜拉桥结构的基本构造， 并通过平面杆系和空间梁格有限元模型分析了 主梁的静力学性能。 斜拉索在桥塔索鞍内的固定方式直接影响塔身的结构安全和施工方法， 部分 斜拉桥从施工性容

8、易性等因素考虑，分丝管固定方式得到广泛采用。由于这种方 法对塔的面积削弱比较大，塔的局部应力较大，有必要通过精细的计算方法对塔 的局部应力进行研究。本文结合杭州市康桥路跨运河桥的桥塔索鞍构造，建立了 局部的三维有限元模型，详细分析了主塔的受力特性。 动力问题是桥梁结构设计的另一重要课题。 目前国内对部分斜拉桥的动力研 究主要侧重于自振特性、地震和拉索疲劳等方面，而对于车桥耦合振动的动力特 性研究至今还没有查到相关的文献， 考虑到我们国家设计规范中对桥梁的动力特 性是通过桥梁的冲击系数反映的， 因此本文就车桥耦合振动引起的桥梁各部分动 力特性进行了的深入研究。 本文以杭州市康桥路跨运河桥为对象，

9、 应用考虑桥梁、 拉索耦合振动影响的计算分析方法，对桥梁的动力特性进行了研究，通过车辆耦 合振动分析， 对这类结构在不同行车条件下的位移和内力动力放大系数进行了分 析，并比较了路面粗糙度、行车道位置的影响。 通过本文研究，得到了以下几点主要结论： 1）索塔高和主跨比值一般在 1/5 以下；边中跨比值控制在 0.450.7 之间；主 梁的高跨比基本在 1/241/45 之间；斜拉索分布在主梁边跨和跨中三分点附 近；斜拉索容许应力在 0.40.6 u 。 2）部分斜拉桥宽箱结构，无索区段内，主梁横向应力分布比较均匀，有索区 段内，主梁横向应力分布存在边向中逐渐增大的趋势。 浙江大学硕士学位论文(2

10、008) 部分斜拉桥的基本设计与静动力特性分析 4 3）塔索鞍采用分丝管形式，塔身面积削弱基本不会影响桥塔的整体受力和局 部受力。 4）路面粗糙度对部分斜拉桥的振动响应的影响十分显著，因此确保路面平整 是减轻车辆通行对桥梁影响的重要途径； 部分斜拉桥的交通振动形式比较复 杂，不同构件、不同截面位置处的冲击系数有较大差异；不同偏载情况下， 主梁和斜拉索的冲击系数变化很小。 关键词： 部分斜拉桥，结构参数分析，静力学性能，局部应力，车桥耦合振动 浙江大学硕士学位论文(2008) 部分斜拉桥的基本设计与静动力特性分析 5 Abstract As a new bridge type, the desi

11、gn of partial cable-stayed bridge is more flexible. The economic span of such bridge ranges from 100m to 280m. And such type of bridge is very applicable in bridge construction of China. Firstly, the development of partial cable-stayed bridge is introduced and structural parameters and constructiona

12、l details of the established partial cable-stayed bridges are collected and generalized in this thesis, which offers a reference for design of such type of bridge. Based on the references generalization, the static mechanical behavior of Kangqiaolu bridge over the canal in Hangzhou is studied using

13、a beam structure model and a three dimensional finite element model. The anchoring fixing in the saddle of cable directly affects the safety and construction of the tower. For the partial cable-stayed bridge, fiber tubes are widely used in the anchorages of cables due to its feasibility in construct

14、ion. However, using this anchoring method will introduces the reduction of the section area and the enlargement of the local stress of the tower. Hence, the local stress of the tower needs to be analyzed with a more precise method. In this thesis, the tower of Kangqiaolu bridge over the canal in Hangzhou is simulated with a three dimensional finite element model, and the mechanical behavior of the tower is investigated. Dynamic analysis is the last topic of this thesis. The present references about the dynamic analysis of partial cable-stayed bridge are mainly focused on the