【摘 要】
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无背索斜拉桥结构新颖,外观优美。随着社会的不断发展,人们对桥梁的跨径要求不断提高,因此有必要对无背索斜拉桥的跨径限制因素及合理结构参数做出研究,在合理结构参数的范围内探索无背索斜拉桥的极限跨径,拓宽该类桥型的适用范围。本文以甘肃省境内某桥梁为工程背景,对无背索斜拉桥跨径限制因素及合理结构参数开展了相关研究。（1）基于荷载平衡理论及索膜假定,考虑斜塔倾角因素,推导多种索面布置下的主梁轴力解析式,并与
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无背索斜拉桥结构新颖,外观优美。随着社会的不断发展,人们对桥梁的跨径要求不断提高,因此有必要对无背索斜拉桥的跨径限制因素及合理结构参数做出研究,在合理结构参数的范围内探索无背索斜拉桥的极限跨径,拓宽该类桥型的适用范围。本文以甘肃省境内某桥梁为工程背景,对无背索斜拉桥跨径限制因素及合理结构参数开展了相关研究。（1）基于荷载平衡理论及索膜假定,考虑斜塔倾角因素,推导多种索面布置下的主梁轴力解析式,并与其它方法进行对比分析。基于单索静力解析,推导拉索单元的变形协调方程,采用加权残值法得到拉索挠曲线方程三次插值函数,并建立拉索索力与主梁挠度的函数。（2）选取主梁轴力、拉索强度、主梁挠度及屈曲稳定性四个方面为跨径的主要影响因素。并做出以下工作:（1）推导主梁轴力—极限跨径表达式,得到了分别由面积、容许应力主导的跨径增长曲线;（2）推导了考虑垂度效应与不考虑垂度效应两种情况下的拉索强度—极限跨径表达式,得到了受拉索强度影响下的跨径趋势图;（3）基于等效弹性地基梁理论,推导了主梁挠度—极限跨径表达式,分别采用增大无索区长度与增大拉索间距的方法逐步提升跨径,结合材料力学中规定的挠跨比的限值,得到了不同跨径下的挠度容许区间,形成了跨径—挠度趋势图;（4）基于弹性地基梁理论及压杆稳定理论,推导考虑斜塔倾角的主梁四分之一处的等效地基系数,进一步推导了主梁面内及面外屈曲稳定性公式,得到了主梁稳定性与跨径间的关系曲线,在此基础上探究极限跨径与主梁失稳之间的关系。（3）本文选取斜塔倾角、高跨比、主梁拉索间距及梁塔刚度比作为主要研究对象,通过有限元模型分析,探究无背索斜拉桥的合理结构参数。通过控制变量法,分别改变斜塔倾角、高跨比、主梁拉索间距及梁塔刚度比,经有限元计算,得出不同参数模型下的内力及变形数据,包括成桥索力、主梁应力、主梁弯矩及挠度、斜塔弯矩及顺桥向位移等,形成单一参数改变下的内力及变形趋势图,通过归纳总结,得出合理结构参数范围。其结论包括:合理斜塔倾角范围为54°～76°;合理高跨比一般控制在0.5～0.7之间;高跨比在0.5～0.7之间时,合理拉索间距与梁长之比在0.09～0.15之间。无背索斜拉桥跨径限值因素与合理结构参数的研究对于拓宽该桥型的适用范围有着重要意义,为今后该类桥梁的设计提供一定的参考。
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