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超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析与试验研究
超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析与试验研究
引言：
随着城市的发展和交通需求的增加，跨越河流、山谷等自然障碍物的建筑物逐渐成为必要。悬索桥作为一种具有较大跨度的结构形式，能够满足这类建筑物的要求。其中，超大跨息空间缆索体系悬索桥在近年来成为研究的热点，具有广阔的应用前景。
一、超大跨径空间缆索体系悬索桥的定义和特点
超大跨径空间缆索体系悬索桥是一种桥墩悬挂于大距离的悬索上，并通过斜拉索将桥墩与悬索连接，实现桥梁的承载功能。其特点主要包括：较大的跨度、良好的自重分配特性、结构简洁而均匀、耐久性强、抗风性能好等。
二、超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析
1.受力分析：
超大跨径空间缆索体系悬索桥主要承受桥面荷载、悬挂索荷载和斜拉索荷载。对于桥梁结构，荷载传递和承载能力的分析是关键。
（1）桥面荷载分析：使用有限元分析方法，考虑桥面载荷节点的载荷情况，结合材料特性和几何形状等因素，进行计算和分析。
（2）悬索索荷载分析：针对悬索桥的主悬索，应结合悬索索的性能和参数，进行荷载分析，考虑索的受力特性和变形等因素。
（3）斜拉索荷载分析：斜拉索起到桥墩与悬索之间的连接作用，其荷载分析可以结合索的刚度和角度信息进行计算。
2.变形与挠度分析：
超大跨径空间缆索体系悬索桥在承受荷载的同时，会产生变形和挠度等极限状态。这些变形和挠度需要通过分析与试验研究来判断是否满足安全要求，以保证桥梁的正常使用。
（1）变形分析：利用有限元方法，将悬索桥模型化为各种力学元件，分析每个元件的变形和应力等情况，从而得到整体的变形特性。
（2）挠度分析：通过对桥面进行载荷计算，得到桥面上各个跨度的挠度大小。结合变形分析结果，来评估悬索桥的挠度为合理范围。
三、试验研究：
为了验证超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能，并进一步优化设计方案，需要进行实际试验研究。
1.模型试验：可以建立1:10或1:20的模型进行荷载试验，观察模型在不同载荷下的变形和挠度情况，为实际悬索桥的设计提供参考依据。
2.静力试验：通过在实际超大跨径空间缆索体系悬索桥上设置荷载，进行载荷应力试验和静力变形监测，验证悬索桥的负荷能力和刚度性能。
3.动力试验：采用振动台等设备对悬索桥进行振动激励，观察其振动响应，得到桥梁的动力特性，如自振频率、阻尼比等。
结论：
超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析与试验研究对于保证桥梁的安全性和可靠性具有重要意义。通过受力分析、变形与挠度分析以及试验研究，可以对悬索桥的结构和荷载能力进行评估和优化设计，为实际项目提供科学依据和经验总结。
参考文献：
[1]刘志刚，悬挂索索校正引起的悬索桥形变分析，工程力学，vol30(5),2013
[2]高小明，特大跨径悬挂索空间曲线悬索桥工程设计规范解读，大桥通讯，vol8,2019