1、自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋作為一種新型的橋梁結構形式，具備了傳統(tǒng)的斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的諸多優(yōu)點，而且由于龐大錨碇的取消，更好的適應了深海軟土地基的建設，在不良地質(zhì)環(huán)境條件下具有強勁的競爭力，目前已被工程界所采納。但從已有的文獻看，對這種橋型動力性能的研究頗為少見。本文結合以自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋為研究主體的交通部西部交通建設科技項目“斜拉-懸索協(xié)作體系橋梁的研究”這一科研課題，以擬建的大連港跨海大橋為工程背景，對該新型結構體系的動

2、力特性及地震和抖振響應行為進行了深入的研究，主要工作如下： (1)自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的動力特性主要包括體系的自振頻率和主振型，它是該體系橋進行動力響應分析的前提和基礎。通過建立空間有限元計算模型，對采用自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系的大連港跨海大橋的動力特性進行了分析，并與相同跨徑和結構參數(shù)的地錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋進行了對比研究，總結了自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋動力特性的新特點并揭示了其原因。同時，針對主跨主纜易于振動的特

3、點提出了采用斜向交叉拉索的抑振措施并發(fā)現(xiàn)其合理的設置位置應與結構體系的動力特性相匹配，就分析實例而言其最優(yōu)設置位置為主跨0.2875跨度處而不是普通懸索橋的最優(yōu)設置位置0.25跨度處。此外，還研究了主梁不同的約束方式、輔助墩的設置情況、恒載、加勁梁剛度、主塔剛度等結構參數(shù)的變化對自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋動力特性的影響，就其影響規(guī)律作了詳細的討論。 (2)引入精確高效的虛擬激勵法，對自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋在隨機地震荷載作用下

4、的地震響應進行了系統(tǒng)的研究。重點考察了P波、SH波和SV波這三種類型地震波作用下考慮多點激勵和地震動的空間變化效應以及阻尼的變化對該新型體系內(nèi)力和位移峰值響應的影響。以大連港跨海大橋為例，基于由規(guī)范反應譜生成的當量功率譜密度函數(shù)，對比分析了多點一致激勵和非一致激勵下其地震響應的特點和規(guī)律，所得結論為該新型協(xié)作體系橋的抗震設計提供了有價值的參考。此外，通過與地錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的地震響應進行對比，揭示了由于主纜錨固方式的不同造成兩種

5、體系地震響應的差異。 (3)基于主梁承受較大的軸壓可能使大跨徑自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋的非線性行為更為復雜的考慮，采用人工生成的地震波，對大連港跨海大橋在縱向、豎向和橫向地震波作用下進行了線性和非線性地震響應研究，對比分析了線性和非線性條件下主梁、主塔和邊墩等主要控制截面的內(nèi)力和位移響應時程結果，并對其影響規(guī)律進行了詳細地討論。由于時域分析采用精細逐步積分格式，使計算結果更加精確。 (4)對前人在ANSYS中進行抖振響

6、應時域分析的方法作了改進，并在此基礎上利用ANSYS軟件的Matrix27單元具有開放式的特點結合APDL語言進行二次開發(fā)獲得了一種更為精細化的在ANSYS中進行大跨度橋梁結構抖振響應時域分析的實用方法。繼而重點研究了結構幾何非線性、側向氣彈效應、氣動導納、自然攻角及纜索上脈動風等因素對自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋抖振響應的影響。結果表明，以上各因素對該新型體系橋抖振響應結果的精確性具有不容忽視的影響，須認真對待。其中要特別注意的是，纜索