设计参数对刚性索自锚式悬索桥受力性能的影响分析

以平顶山市建设东路立交桥——刚性索自锚式悬索桥为实例,研究地锚式与自锚式悬索桥受力差异,探讨混凝土收缩、徐变对结构力学性能的影响,分析主缆矢跨比、主梁拱度、主梁抗弯刚度、主缆与吊杆的弹性模量等结构设计参数的变化对桥梁力学性能的影响规律。计算结果表明:中、小跨径刚性索自锚式悬索桥主梁轴力较地锚式悬索桥大很多,主梁的变形和其他内力差别不大;混凝土的收缩、徐变使主梁的变形和受力有较大程度的增加;设置主梁拱度和增大主缆弹性模量能有效降低主梁的内力和变形,结构刚度显著提高;增大主梁竖向抗弯刚度能有效控制桥梁变形但内力略有增加;增加吊杆弹性模量对桥梁的受力影响较小;增加矢跨比可加大桥梁竖向刚度但同时主梁轴向压力却相应减小,应综合选用。所得结论可为该类桥型设计提供参考。

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。

平顶山建设路立交桥力学性能分析

根据刚性索自锚式悬索桥的结构特点,对刚性索自锚式悬索桥力学性能计算的有限元法建模进行探讨,运用有限元程序Midas/civil,建立了平顶山市建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥的空间有限元计算模型,对该桥进行受力分析和变形计算。计算结果表明:桥梁的受力与变形基本关于跨中对称;恒载作用下桥梁以竖向变形为主;主梁全截面处于受压状态,在桥塔附近主梁出现负弯矩,在吊杆位置处弯矩出现尖点,剪力发生突变;主缆与吊杆全部受拉,拉力较为均匀,内力最大值均发生在桥塔边跨侧;各构件受力均在规范规定范围内且有较大安全储备;主缆与吊杆增加的外包结构使其承受拉力外还能够承担部分弯矩,从受力上表现出刚性的特点。