人行悬索桥抗风设计方法研究

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随着“溜索改桥”工程的推进、旅游业的快速发展,人行悬索桥凭借其造型美观、跨越能力大、施工简单、成本低廉、可塑性强等特点在其它几类桥型中脱颖而出,迎来了良好的发展契机。但此类桥梁结构轻柔、自振频率低,对风荷载作用十分敏感,易存在一定的安全隐患。因而在设计阶段,此类桥梁的抗风问题不容小觑。目前,我国对人行悬索桥研究尚未成熟,缺乏专门针对此类柔性桥梁的相关标准或规范。因此,本文通过研究抗风缆对结构静力和动力性能的影响,得出各参数影响规律,并给出结构选型建议。同时对设风缆的人行悬索桥进行理论研究,推导出简化计算公式,给出一般抗风设计流程,为同类桥梁给予一定的参考。本文的主要研究内容如下:(1)抗风缆对人行悬索桥静力性能影响分析。运用Midas civil有限元软件分析抗风缆布置形式、抗风缆初拉力、抗风缆矢跨比、抗风缆角度这四种参数对结构受力性能的影响程度和结构位移变化规律,用于结构初步选型依据和后续简化计算公式的数据支撑。(2)抗风缆对人行悬索桥动力性能影响分析。采用理论分析与有限元相结合的方式,研究了抗风缆布置形式、抗风缆初拉力、抗风缆矢跨比、抗风缆角度这四种参数对结构自振频率、关键频率的影响,弥补第二章静力性能选型结果下的不足之处。(3)设风缆的人行悬索桥计算方法研究。对两种不同的线形理论进行推导,并进行线形、索长、索力三方面的对比,探讨各理论的优劣所在,选择出一种较为适合的计算理论作为人行悬索桥计算依据。并基于力学平衡原理,推导出设风缆的人行悬索桥简化计算方法。其次,采用本文简化计算公式与有限元进行计算结果对比分析和误差分析,判定本文简化计算公式的可行性。(4)抗风设计方法研究。总结抗风缆对人行悬索桥静力和动力性能影响分析结果,提出人行悬索桥结构选型相关建议,并给出此类桥梁抗风设计的一般流程图。同时,以某一人行悬索桥工程实例,根据流程图步骤进行抗风设计研究。
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