重庆水土嘉陵江大桥桥塔结构设计

重庆水土嘉陵江大桥为主跨388m高低塔双索面叠合梁斜拉桥,桥塔采用双柱式"方尖碑"造型,截面采用不规则多边形结构形式,仅在桥面处设置一道横梁。通过调整两塔肢间距及截面壁厚,减小恒载以及汽车荷载形成的竖向分力对桥塔产生的偏心弯矩;设置锚拉板,解决索塔锚固区环向预应力束布置困难的问题。对整个桥塔及索塔锚固区结构进行分析,结果表明桥塔截面的应力,强度均满足规范要求。     

不对称独塔叠合梁斜拉桥塔梁同步施工可行性与影响因素分析

以贵州省铜仁市凯峡河特大桥为工程背景,运用有限元软件建立数值模型,分别计算塔梁同步施工和先塔后梁施工方式下成桥索力、成桥预拱度、主塔根部压应力等关键参数,结果表明,两者计算结果吻合较好,该桥采用塔梁同步施工工艺可行;分析桥塔顺桥向温差、桥塔两侧不平衡荷载对塔梁同步施工状态下桥塔偏位的影响,结果表明,顺桥向温差为20℃时...     

复杂地质条件下公路悬索桥索塔桩基承载性能分析

桩基承载性能评价是复杂地质条件下公路悬索桥安全运营的关键问题。以云南大永高速公路涛源金沙江大桥大理岸的索塔桩基为研究对象,通过现场调查、地质钻孔与桥梁设计资料,建立了索塔桩基三维数值仿真模型,开展了静力、顺桥向地震、横桥向地震3个工况下的变形与应力特征分析,通过60级荷载下的三维数值分析,确定了桩基竖向极限荷载为1 620 MN,相当于五倍设计竖向荷载,为高速公路工程的设计与安全运营提供了参考。     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

独斜塔斜拉桥索塔交叉锚固区模型试验研究

芙蓉江大桥为主跨170m的地锚式独斜塔斜拉桥,斜拉索交叉锚固于桥塔上塔柱"工"字形截面两侧的锚块上。为了解该桥索塔锚固区的应力分布,选取塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象,设计制作1∶4的缩尺模型进行静载试验,并采用MIDAS FEA软件建立索塔锚固区有限元模型,分析锚固区塔壁和锚块的应力分布。结果表明:在斜拉索索力及恒载作用下,桥塔地锚箱侧塔壁处于受压状态,主跨侧塔壁处于受拉状态,塔壁最大压应力为4.2 MPa,最大拉应力为1.68MPa,均出现在工字形翼缘;斜拉索索力使锚块处于竖向受压、横向受拉的复杂应力状态;实桥桥塔应力的实测值与试验模型实测值和理论值均吻合较好。     

矮塔斜拉桥分丝管索鞍区受力特征研究

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索塔锚固区混凝土的应力分布、极限荷载及易开裂区域。结果表明:索塔锚固区分丝管索鞍下方混凝土的横向劈裂应力、竖向压应力沿纵向、横向分布规律相似,均从桥塔中心线向两侧逐渐减小,呈抛物线形分布;索鞍下方混凝土应力分布比较均匀,结构处于弹性状态,受力满足要求;索塔锚固区的极限荷载为设计索力的1.56倍,有一定安全储备;索鞍下方混凝土易被拉裂,建议设计时适当加密该区域钢筋。     

单索面斜拉桥钢—混组合索塔施工抗风性能研究

大榭第二大桥为单索面斜拉桥,为了验证其钢—混组合索塔在施工过程中的抗风安全性,采用有限元数值分析方法,对索塔在下横梁浇筑前、上横梁浇筑前、裸塔阶段等3种施工控制状态,在20年一遇台风作用下的静阵风荷载响应进行了分析,并进一步分析了裸塔状态下施加临时风缆后对抗风性能的改善情况.研究结果表明:索塔施工过程中风荷载作用下产生的最大拉应力出现在裸塔阶段,位于横桥向迎风侧中塔柱根部,与恒载效应组合后,最大拉应力值为5.04 MPa,;最大拉应力产生的裂缝宽度为0.067 mm,小于规范规定的限值(0.15 mm);裸塔状态下施加临时风缆可以显著减小混凝土塔柱的最大拉应力.     

变截面椭圆形独塔斜拉桥塔-梁结合段模型试验研究

为了解某变截面椭圆形独塔斜拉桥的桥塔-主梁结合段的静力学性能,建立了塔-梁结合段1∶8缩尺试验模型,采用大型地震荷载模拟加载装置对缩尺模型进行了竖向偏心加载试验。通过模型试验与有限元模拟相结合,研究了塔-梁结合段钢板、塔内混凝土和PBL剪力键的应力分布以及受力情况。研究表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,该斜拉桥的塔-梁结合段处整体应力水平较低,混凝土竖向正应力约为11MPa,PBL剪力键的贯穿钢筋承受的最大弯曲应力为63MPa,钢板承受的最大压应力为227 MPa。研究成果揭示了该变截面椭圆形桥塔斜拉桥的塔-梁结合段在设计荷载作用下的静力学特性,为该类桥塔的设计提供了参考依据。     

某宽幅矮塔斜拉桥Y形桥塔施工方案优化

某(105+180+105) m波形钢腹板-PC组合梁矮塔斜拉桥桥塔采用外倾式分肢双塔柱,外倾15°,外观呈Y形。针对桥塔先塔后梁施工过程中上塔柱塔根内侧拉应力和塔顶横向变形过大的问题,提出先塔后梁增加临时对拉索和塔梁同步施工2种施工优化方案,采用MIDAS Civil软件建立有限元模型,研究各施工优化方案对桥梁结构受力性能的影响,并进行综合比选。结果表明：施工过程中,2种施工优化方案均能将塔根拉应力减小至材料抗拉强度设计值以下,且塔梁同步施工方案塔顶横向变形比先塔后梁施工方案最大减小40.2%;成桥状态时,2种施工优化方案的斜拉索成桥索力值与设计成桥索力值比较接近,且误差均在5%以内,2种施工优化方案对成桥质量控制无不利影响;通过工期、工程造价、工程质量和施工安全方面的比较,经综合考虑,该桥桥塔施工采用塔梁同步施工方案。工程实践证明塔梁同步施工方案实施效果较好。     

川藏公路迫龙沟特大桥设计

川藏公路迫龙沟特大桥采用半飘浮体系双塔双索面混合梁斜拉桥,跨径组成为(156+430+156)m。从结构受力、施工、养护、经济性等方面综合考虑,该桥主梁采用混合梁方案。中跨为结合梁,由工字形钢主梁和混凝土桥面板组成;边跨为预应力混凝土梁,采用双边肋断面;钢-混结合段采用整体式结构。从桥塔自身高宽比协调的角度出发,并考虑结构受力,桥塔采用改进的菱形混凝土塔,塔柱在桥面以上呈A形,在桥面以下合并成整体。桥塔基础采用群桩基础。全桥共设置68对钢绞线斜拉索。采用MIDAS Civil进行结构整体计算,并采用ANSYS和Abaqus分别对结合梁锚拉板和索塔锚固区进行局部计算,结果表明该桥整体及局部受力均满足规范要求。     

公铁两用多塔斜拉桥关键构造静力行为研究

该文以公铁两用连续钢桁结合梁多塔斜拉桥为对象，针对其特殊构造形式，研究了运营阶段风与车辆荷载作用下公铁两用部分斜拉桥塔梁连接部位的静力行为。探讨了在桥塔自立状态和成桥状态下结构在相应最大静阵风荷载和自重联合作用下结构的静力反应。重点分析了主桁跨中和支点部位、桥塔塔根和塔顶部位、桥塔和主桁连接部位、公路桥面板和铁路桥面板的静力特性。并对公铁联合荷载作用下大桥的强度、刚度进行了综合评估。     

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥，跨径布置为(60+200+200+60) m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔，高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构，利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求，利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土，充分发挥两种材料优势；上塔柱采用纯钢塔，局部构件传力清晰且有效减轻结构自重；钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁，全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续，主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索，标准抗拉强度1 770 MPa。结构分析表明，该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景，可为类似桥梁建设提供参考。     

钢管混凝土拱桥桥面铺装动力学特性研究

首先,建立了千岛湖钢管混凝土拱桥的3D有限元模型。通过有限元计算,得到了该钢管混凝土拱桥前8阶的自振频率和自振振型。同时,计算了该钢管混凝土拱桥的水平自振基频与竖向自振基频。接着,选用移动恒载研究车辆荷载作用下的钢管混凝土拱桥桥面铺装结构动力学特性。计算得到该钢管混凝土拱桥的共振速度并分析了桥梁共振响应的可能性。计算了不同车速下跨中节点的竖向最大位移与纵向拉应力,并进一步计算了冲击系数,提出了钢管混凝土拱桥的荷载冲击系数参考值。最后,考虑施工荷载,计算了梁底最大拉应力与最大剪应力,分析了Dynapac CC522型振动压路机施工时对桥梁结构的影响。     

钢箱梁桥面吊装设计与有限元分析

杭州市富阳区北支江大桥主桥桥型采用35 m+95 m+95 m+35 m四跨下承式钢拱梁组合桥,引桥为连续钢箱梁桥,桥跨全长407.6m.为对桥面吊装施工的安全性进行验算,首先采用Midas建立全桥梁单元模型,施加移动荷载判断最不利位置节段,然后利用ABAQUS软件建立此最不利位置节段的钢箱梁有限元模型.施工阶段荷载考虑了结构自重、履带吊车单边开行压力(带载+空载)以及平板车单边开行压力(带载+空载),针对履带吊开行的两种工况进行了验算,得到了不同工况下桥梁结构所产生的应力和变形响应.结果 表明,模型最大应力值均小于钢材的屈服强度,Mises应力最大位置均随着吊车荷载的移动而出现在不同的临时支撑点位置;桥梁结构产生的最大竖向变形较小,最大值为11.61 mm.从应力和变形结果来看,北支江大桥履带吊车上桥面是安全可靠的.     

鄂东长江公路大桥桥塔设计

鄂东长江公路大桥主桥为主跨926 m的半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥,桥塔采用"凤翎"式钢筋混凝土结构,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中上塔柱连接部及上塔柱组成,采用C50混凝土.采用MIDAS 2006桥梁综合程序和桥梁博士3.0程序,按三维空间框架结构分裸塔阶段、最大单悬臂阶段和使用阶段对桥塔进行结构计算,并对下塔柱(含下横梁)和中上塔柱连接段进行局部仿真分析,结果表明桥塔的应力、强度和刚度均满足规范要求.桥塔施工分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上塔柱和塔顶结构等施工阶段,介绍桥塔施工要点.     

斜拉桥钢拱塔在不同荷载作用下受力分析

以钢拱塔斜拉桥为例,采用有限元软件,对成桥阶段恒载、汽车荷载以及横向风荷载作用下的钢拱塔的弯矩及剪力进行了分析,得到以下结论:恒载作用下,顺桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在离桥面大约1/3钢拱塔高度处,横桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部,最大剪应力发生在离桥面大约2/3钢拱塔高度处;汽车荷载下,顺桥方向上钢拱塔弯矩最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在离桥面大约1/5钢拱塔高度处;横向风荷载下,顺桥向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在钢拱塔底部处,最大值为637kN·m,且钢拱塔顶部的剪力方向与钢拱塔底部相反,最大值为243kN·m。     

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。     

荆岳长江公路大桥索塔锚固区实桥受力机理试验研究

湖北荆岳长江公路大桥主桥为(100+298)m+816m+(80+2×75)m双塔混合梁斜拉桥,索塔锚固区采用钢牛腿+钢锚梁结构。为掌握斜拉索索力在实桥索塔锚固区结构上的响应和受力机理,在该桥成桥荷载试验阶段选择南塔第26节段进行了试验测试。通过测试钢锚梁、钢牛腿的应力和变形,并与同节段索塔锚固区节段模型试验结果进行比对分析。结果表明:在试验荷载作用下,试验节段实测索力增量与理论索力增量相差不大;在相同索力增量下,实桥锚固区的应力测试值、钢锚梁的水平力和竖向力荷载承担比例均比节段足尺模型试验值略小,二者的应力分布规律基本一致,这些试验监测数据可供今后类似桥梁设计时参考。     

非对称混合梁斜拉桥合理成桥状态及静力特性分析

荆岳长江公路大桥主桥为(100+298) m+816 m+(80+2×75)m双塔非对称混合梁斜拉桥.在分析该桥主桥静力平衡特性的基础上,总结该类桥梁合理成桥状态的确定原则,并以此为指导采用RM2006空间杆系程序对该桥主桥进行结构总体静力分析.分析结果表明:该桥主梁钢箱梁段运营阶段上、下缘应力均以压应力控制,最大压应力分别为-135.40 MPa和-134.88MPa,控制值基本相当;混凝土梁段上缘压应力最大为-17.32 MPa,无拉应力出现;桥塔最大压应力为-15.56 MPa,均满足规范要求.     

斜独塔斜拉桥关键节点空间有限元受力分析

某斜独塔斜拉桥为塔、墩、梁固结体系,其中主桥塔梁墩固区、索塔锚固区、索梁锚固区为关键构造节点.为确保这些节点结构设计的安全可靠,采用有限元方法建立空间实体模型,分析了各节点的空间应力分布情况.分析结果表明:各节点的最大拉、压应力均不超过混凝土的抗拉、压设计标准值,总体受力满足要求;但局部应力集中现象严重,索梁锚固节段拉...