CFRP主缆自锚式悬索桥静动力性能及其地震响应研究

为了研究CFRP材料作为主缆应用于自锚式悬索桥的静动力特性,以一独塔自锚式悬索桥为例,建立三维有限元模型,分别应用CFRP材料和高强钢材作为其主缆进行对比分析,其中CFRP主缆按照与钢材等强度和等刚度的原则设计,在汽车荷载和风荷载的工况下,比较其静力特性,在横向、纵向和竖向3个方向的地震激励工况下,比较其地震响应特性。分析结果表明:将采用等刚度原则设计的CFRP材料作为自锚式悬索桥的主缆后,主梁弯矩、主缆拉力均有所减小,结构内力有了明显改善,桥梁自身的偏位也较钢主缆的自锚式悬索桥有了大幅度的减小,桥梁结构的振动频率却呈现出增加的状态,这些对于桥梁是非常有利的,而采用了CFRP主缆的自锚式悬索桥表现出更好的地震响应。因此,从静、动力特性及其地震响应而言,采用等刚度原则设计的CFRP主缆的自锚式悬索桥的性能最优。     

基于二维相干性自锚式悬索桥行波效应分析

一般在非一致地震激励的模拟中采用一维相干模型,但当沿着地震波传播方向和垂直于地震波传播方向各点间距较大时,地震响应中二维相干效应和行波效应的影响将变得显著.该文基于二维相干模型,应用三角级数法,考虑频率对视波速的影响、地震波传播滞后对非平稳调制函数的影响生成某自锚式悬索桥桥址处各支点的人工地震波.利用该地震波,选取不同波速,考虑行波效应对自锚式悬索桥地震响应进行分析,通过研究不同波速下结构的响应.可以看出对于自锚式悬索桥不考虑行波效应是偏不安全的.     

自锚式悬索桥项目档案编制办法的研究

结合佛山平胜自锚式悬索桥建设实际,介绍了自锚式悬索桥项目档案编制办法的研究思路和技术路线;根据自锚式悬索桥的结构和施工特点,编制了平胜大桥自锚式悬索桥项目档案管理办法,为桥梁工程竣（交）工及使用阶段和再建设阶段维修、管理提供依据。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

自锚式悬索桥关键技术的设计构思

自锚式悬索桥在国内发展迅猛,该桥式有其特定的适应条件。由于锚固方式的不同,自锚式悬索桥的结构行为也与地锚式悬索桥有明显差异,结构设计、构造处理更有其特殊性。在设计构思中充分注意到这些结构特点极为必要。简述自锚式悬索桥的结构特点、设计构思,重在说明其与地锚式悬索桥的不同。     

自锚式单索面悬索桥地震响应分析

对自锚式悬索桥的动力特性进行了分析,选取3组实际记录的地震波,对自锚式悬索桥进行地震作用下的动力时程分析,有关经验可供相关专业人员参考。     

中国自锚式悬索桥发展综述

自20世纪末以来,自锚式悬索桥在中国逐渐得到了广泛的应用,目前自锚式悬索桥正向大跨度、复杂体系、从内陆到海上更深层次发展.该文从独塔式、双塔式、多塔式、自锚-斜拉式结构体系对中国已建、在建和拟建的自锚式悬索桥进行了综述与对比.综合文献表明:自锚式悬索桥应从计算理论、施工方法、新材料技术的应用等方面开展研究.     

高烈度地区自锚式混凝土悬索桥设计与计算分析

为研究高烈度区采用T构体系自锚式混凝土悬索桥地震作用对桥梁受力的影响,以唐山湾跨海自锚式混凝土悬索桥为分析对象,采用数值计算方法进行空间杆系有限元计算分析。分析结果表明:T构体系自锚式混凝土悬索桥在横桥向地震作用下桩基出现了较大的拉力,副跨边墩的桩基设计受横向地震力控制。大桥采用副跨边墩与梁固结的T构体系在地震作用时可减小地震对主塔的影响。     

中央扣对大跨径自锚式悬索桥动力特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨径自锚式悬索桥地震反应的影响,结合某主跨406 m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas/Civil程序建立其未设中央扣、设置刚性和柔性中央扣的三种有限元模型,使用多重Ritz向量法分别得出三种模型前180阶自振频率及振型,分析对比中央扣对三种模型动力特性的影响。研究表明：中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

自锚式悬索桥抗震性能试验研究

通过模型振动台试验研究了自锚式悬索桥的抗震性能。以一座自锚式悬索桥为原型,根据相似比设计模型并进行了振动台试验。对试验得到的动力特性、阻尼比及输入安评波的地震反应进行了分析,并用有限元的结果和试验结果进行了校核,总结了自锚式悬索桥的抗震性能,为今后相关的工程项目提供参考。     

自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

以最小二乘法为基础,提出了自锚式悬索桥施工过程中的非线性误差调整方法。研究表明,对于索力误差,可以通过部分吊索索力的调整得以消除;而对于主梁和索塔的变形误差,则需要进行全桥吊索索力的调整加以消除,以获得令人满意的吊索索力误差。     

无索鞍预偏施工悬索桥的主缆施工控制计算

针对采用无索鞍预偏施工设计的悬索桥施工控制中主缆空缆状态、空缆标高等控制参数的计算问题,使用有限元程序ANSYS全桥统一建模,从link10单元初应变调整和单元生死功能入手,寻找结构的成桥内力状态,并从成桥状态出发,倒退至结构空缆,对应无索鞍预偏施工方法的空缆状态定义,调整结构受力,最终得到空缆状态的结构线形及内力参数。实例验证表明,该方法有效地解决了无索鞍预偏施工控制中主缆线形的计算问题。     

大跨度悬索桥非线性地震反应响应规律探讨

以简支单跨体系的润扬悬索桥和双塔双跨的舟山西侯门大桥为工程背景,建立了非线性动力分析有限元模型。以悬索桥的主要承重构件主缆与主塔的响应为研究对象,选取四类场地共31条地震波对不同类型悬索桥进行非线性地震反应分析。分析表明,悬索桥桥塔在不同地震作用下的位移曲线以及弯矩响应具有良好的一致性,与悬索桥桥型、地震震级无关;地震波中的长周期成分对具有长周期特性的悬索桥的结构响应有重要的影响;主缆动轴力比其恒载轴力小一个数量级,在结构的简化模型中可考虑忽略。     

节线法在不等高三塔大跨悬索桥主缆线形分析中的应用

结合某不等高三塔大跨悬索桥,以节线法理论为基础,通过常用的Excel软件反复迭代计算其主缆的初始平衡位置以及主缆拉力,为验证该算法的可行性及工程精度,以此为基础建立Midas全桥结构有限元模型,并利用Midas悬链线索单元进行更精确的分析,得到悬索桥初始平衡位置以及主缆拉力。通过对比两种计算方法的结果可以发现,节线法这一近似计算方法能够满足工程需要,且使用方便.无需复杂的编程计算,具有一定的实用意义,可为同类型桥梁主缆线形分析提供参考。     

悬吊索损伤下索道桥结构分析

索道桥是以钢丝绳为主要受力构件,钢横梁及木板等作为局部受力构件的一种悬索体系桥梁。该文以甘肃省某索道桥作为背景,利用Midas/Civil建立空间计算模型,再结合实桥静力测试结果对有限元模型进行修正,在此基础上展开不同位置悬吊索损伤的结构分析,得出不同位置悬吊索破断对索道桥的影响规律。并对悬吊索损伤原因进行分析总结。分析结果可为同类索道桥的设计与养护提供参考。     

大跨度悬索桥主缆施工温度时变效应研究

大跨度悬索桥对温度场十分敏感,在主缆索股架设过程中这现象表现得尤为突出,通过对悬索桥结构温度时变效应计算理论的研究,给出了温度场布设方案及测试方法。以湖北某大跨度悬索桥为工程背景,对施工期间该桥的温度场进行了实时观测,得出了该悬索桥主塔及主缆的温度场。借助大型有限元计算程序ANSYS,通过对实测数据与理论计算结果的对比分析,验证了提出的温度场布设方案及测试方法的可行性。通过对不同温度场下的结构线形进行实时分析,得出了索塔及主缆索股在不同温度场下的线形及相应的变化规律,据此确定了的最佳调索时机,同时将分析所得的结果直接指导工程实践。结果表明:该方案及方法实用性强、精度高,具有较强的推广应用价值。     

自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁换索模型试验研究

以某独塔双索面自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁为对象,建立换索试验模型,分析了自锚式悬索与斜拉组合体系桥梁在更换斜拉索过程中的力学行为、几何变形特征及结构的安全性.验证了换索工程的可行性.有针对性地指出了换索时应注意的问题,为实桥换索的实施提供必要的技术支持.     

天津富民桥主缆设计与计算

以天津富民桥为例,根据空间索面自锚式悬索桥的主缆受力特点进行计算和分析,验证和分析了计算方法的可靠性。通过该桥空间主缆的设计和计算,为今后我国空间索自锚式悬索桥的建设进行了有益的探索,也积累了不少有益的经验。     

无塔人行悬索桥设计研究

基于有限位移法,对某无塔非对称人行悬索桥进行了设计研究,根据工程的实际特点,对该桥的总体布置、主缆、吊杆以及加劲梁等进行了合理选择,对受力进行了相应分析,同时也对缆风索进行了设计研究。结果表明,设置缆风索能大幅提升结构整体刚度,从而使结构自振基频得到提高,且效果明显。研究的结论可为今后人行悬索桥的设计提供有益的参考,也为该类型桥梁的抗风设计等奠定基础。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。