管道悬索跨越结构是油气管道运输中常采用的一种形式,被称之为油气长输管道的“咽喉”,主要由主缆、吊杆、风索系统、桁架桥体、塔架以及锚固系统组成。悬索管桥不仅具有传统悬索路桥柔性大、阻尼低、频谱不均匀等特性,同时具备自重轻、横向刚度小等自身特点,从而比路桥产生更明显的动力学行为,更容易引起结构失效和破坏。实际工程中,跨越管道的破坏将直接影响到整个油气长输管道干线的安全,相比地面管道而言更容易遭受自然灾害的破坏。地震灾害表明,地震可能会直接导致悬索管桥的破坏,造成严重的经济损失和环境污染。因此开展悬索管桥动力学行为研究具有重要意义。本文以漾濞江悬索管桥为工程背景,针对悬索管桥这种独特的悬索跨越结构进行了动特性分析、结构参数对悬索管桥动特性的影响分析、地震响应分析、抗震性能评价等研究,为实际工程结构的设计与日常维护、检测提供建议和理论依据,本文主要从以下几个方面开展课题研究:(1)根据漾濞江悬索管桥工程参数,基于Midas-Civil软件建立1:1完整工程模型,采用几何非线性分析方法获得重力作用下满足成桥标准的初始状态,为后续结构动力学行为的研究做准备。(2)采用特征值分析方法针对悬索管桥进行动特性分析,获得了漾濞江悬索管桥的自振周期和特征振型;针对悬索管桥自身独特性,研究了矢跨比、主缆抗拉刚度、吊杆抗拉刚度、风索主索抗拉刚度、吊杆分布密度、拉索分布密度等结构参数变化对悬索管桥自振特性的影响,得出拉索分布密度的改变会造成悬索管桥出现振型重组现象。(3)采用非线性时程响应分析方法进行地震反应分析,结果表明:不同地震波输入时,悬索管桥结构的地震响应结果差异较大;地震波输入方式对地震反应结果影响也很大,悬索管桥在三维形式输入下的地震响应更加剧烈;对于大跨度悬索桥而言,行波效应影响显著,当考虑行波效应时,主梁梁端管道支座应力集中明显;通过研究分析揭示了管桥体系的危险区域和可能存在的破坏形式,并提出相关应对措施。(4)分析总结工程中常见的悬索管桥损伤模式,针对不完整悬索管桥进行地震反应分析,并与完整结构对比,探究不完整结构体系在地震作用下的动力学行为。结果表明:少量吊杆失效对整体结构影响不大;合理设置吊杆和拉索分布密度,即节省材料、降低造价,又对悬索桥自身的抗震有利;风索系统对提高悬索管桥稳定性具有重要作用。(5)根据相似原理,建立漾濞江悬索管桥实验模型,采用实验与理论相结合的方法,探究悬索桥动力特性及结构参数对动力特性的影响规律,通过实验数据与理论数值分析对比可知误差在允许的范围内,验证了理论数值分析的正确性,也充分说明了本课题所研究的结构响应分析方法和思路的正确性。