斜拉橋拱形鋼橋塔受力分析與設(shè)計.docx

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時間:2021-03-03

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1、斜拉橋拱形鋼橋塔受力分析與設(shè)計隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展,人們對城市斜拉橋的景觀要求越來越高,拱形鋼橋塔由于其造型優(yōu)美、節(jié)能高效、綠色環(huán)保的優(yōu)勢而被廣泛采用,但國內(nèi)相關(guān)研究相對較少。而拱形鋼橋塔的受力參數(shù)、整體穩(wěn)定形、局部穩(wěn)定性和極限承載力是設(shè)計中考慮的關(guān)鍵問題。本文首先闡述了鋼橋塔的國內(nèi)外應(yīng)用和研究狀況,對拱形鋼橋塔的受力特點和存在的問題進行了梳理。以某工程項目作為研究背景,計算分析了該斜拉橋拱形橋塔在不同荷載下的受力特性,以清晰該形式橋塔的受力形式及設(shè)計中需要著重關(guān)注的部位。分析表明該橋的拱形鋼橋塔的力學(xué)性能良好,能夠滿足正常使用要求。然后通過調(diào)整橋塔截面尺

2、寸、塔柱壁板厚度、橫梁尺寸、拉索初拉力和橋塔錨固區(qū)位置的參數(shù),研究這些參數(shù)的變化對橋塔的靜力和彈性穩(wěn)定性的影響。分析表明橋塔截面尺寸與橫梁尺寸、初拉力和錨固區(qū)位置相比對橋塔的應(yīng)力影響較大,隨著橋塔截面尺寸減小橋塔應(yīng)力有明顯增大的趨勢,且截面尺寸變化與橋塔應(yīng)力變化近似反比例關(guān)系。同時截面尺寸及壁板厚度引起的橋塔剛度變化和拉索初拉力變化對斜拉橋彈性穩(wěn)定影響較大,橫梁尺寸和錨固區(qū)位置對斜拉橋穩(wěn)定性影響較小。針對拱形鋼橋塔的局部穩(wěn)定問題,首先闡述了受壓加勁板的計算理論,對比了各國規(guī)范關(guān)于加勁板的設(shè)計及極限承載力計算方法,建立了ABAQUS板單元模型進行極限承載力模擬

3、分析。結(jié)果表明相對彎曲度較小的加勁板,可視為初始幾何缺陷平直板,存在屈曲后的強度,其極限承載力接近與平直板,應(yīng)按照平直板的翹曲穩(wěn)定系數(shù)進行極限承載力計算;而對于相對彎曲度較大的板件,其極限承載力折減程度較大,面內(nèi)彎曲的加勁板的翹曲穩(wěn)定系數(shù)隨著相對彎曲度的增大而線性減小,面外彎曲的加勁板翹曲穩(wěn)定系數(shù)隨這相對彎曲度的增大而趨于一定值。最后對比并運用各國鋼橋規(guī)范分析計算了橋塔節(jié)段的極限承載力,盡管方法上有所差別,但結(jié)果相差不大,其中我國新規(guī)范計算結(jié)果與有限元結(jié)果最為接近。研究表明拱形鋼橋塔的設(shè)計不僅要按照規(guī)范要求還應(yīng)該考慮其相對彎曲度進行設(shè)置橫隔板,通過優(yōu)化研究案

4、例中的塔柱設(shè)計,依然具有較好的力學(xué)性能,提高了截面利用效率和經(jīng)濟性。

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