斜拉—悬吊组合体系桥动力性能研究

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斜拉—悬吊组合体系桥是一种具有较强跨越能力的新型桥梁结构形式,它结合了斜拉桥和悬索桥的优点并在一定程度上克服了两者的缺点,具有广泛的应用前景。目前,国内外对这种桥型的动力性能研究还比较少。本文针对1400米主跨斜拉—悬吊组合体系方案桥,在总结国内外文献的基础上,从设计参数的角度出发,对斜拉—悬吊组合体系桥的动力特性和抗震性能进行了分析研究,同时与相同主跨的斜拉桥和悬索桥进行了分析和比较。研究成果对斜拉—悬吊组合体系桥抗震性设计具有较好的参考意义和应用价值。本文首先利用有限元分析软件MIDAS/Civil建立了1400米主跨斜拉—悬吊组合体系方案桥的三维有限元模型,并进行了结构动力特性分析,同时与相同主跨的斜拉桥和悬索桥结构体系的动力特性进行了对比分析。在此基础上,分析了不同结构参数诸如主缆矢跨比、吊跨比、边跨长度、辅助墩设置、主梁约束方式和主梁结构形式对斜拉—悬吊组合体系桥动力特性的影响。其次,分别采用反应谱法和时程分析法对斜拉—悬吊组合体系桥进行了抗震性能分析,讨论了两种分析方法下结构反应结果的差异,并与相同主跨的斜拉桥和悬索桥结构体系的抗震性能进行了对比分析。在此基础上,改变主缆矢跨比、吊跨比、边跨长度、辅助墩设置、主梁约束方式和主梁结构形式等结构主要设计参数,对其地震反应进行分析和比较,对设计参数的取值提出参考意见。通过分析和研究表明:(1)斜拉—悬吊组合体系桥振型频率较小,基本周期长,为柔性结构,振型分布密集,有振型耦合的情况;(2)组合体系桥动力特性介于斜拉桥和悬索之间,更为接近悬索桥,总体表现要优于同跨径斜拉桥与悬索桥;(3)与反应谱法相比,时程分析法可以考虑一些非线性因素的影响,能更准确地预测结构的抗震性能;(4)主缆矢跨比为1/10、吊跨比在0.4-0.5之间、采用短边跨并设置辅助墩、半漂浮体系、主梁采用混合梁形式的斜拉—悬吊组合体系桥具有较好的动力特性和抗震性能。
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