基于影响矩阵理论的悬索桥索力优化

为了确定悬索桥合理的索力及主缆线形,基于影响矩阵理论提出悬索桥索力的优化方法。以恒载和假定的悬索桥初始索力为悬索桥的初始荷载,在初始荷载作用下形成悬索桥初始刚度的基础上,根据叠加原理得到悬索桥的影响矩阵;基于影响矩阵迭代更新索力,通过有限元计算恒载和索力作用下悬索桥的结构响应,直至收敛,从而得到悬索桥合理的索力及主缆线形。应用该方法对1座主跨为460m的双塔悬索桥进行索力优化,其计算结果与已有文献的计算结果基本一致,而且该方法优化的目标还可以包括内力、应力和位移等,收敛速度快,满足工程要求。     

悬索桥施工猫道的设计与施工

猫道作为大跨悬索桥缆索系统架设的关键操作平台,在悬索桥的施工过程中具有重要的作用。施工猫道不仅是进行高空施工的脚手架,而且是悬索桥上部结构施工的重要组成部分。以佛山平胜大桥为例,对悬索桥施工猫道的设计与施工方法进行了分析研究,为同类桥梁进行借鉴。     

独塔自锚式悬索桥恒载状态下结构线形及内力分析

基于UL列式的虚功增量方程,根据索的物理及几何特性,推导出了适用于悬索桥缆索几何非线性分析的两节点悬链线索单元。在此基础上,提出了一种确定自锚式悬索桥恒载状态下的结构线形及内力的迭代算法。并以佛山市平胜大桥独塔自锚式悬索桥(主跨350m)为例,对其拟定的两种施工方案分别进行了恒载状态下的结构线形及内力的计算。通过分析比较,对施工方案的可行性进行了论证。     

既有双链柔式钢索悬索桥承载力评估

通过实桥病害调查及静动载试验,结合有限元模型,提出了考虑疲劳及钢材锈蚀影响的承载能力系数进行既有悬索桥承载力评估的方法,并应用该方法对某双链柔式钢索悬索桥的承载力进行了评估。结果表明,该悬索桥在当前状态下能够满足安全性要求,加劲梁不需要进行加固,但主缆及桥面已发生变形,需对悬吊系统进行校正;索塔顶水平位移过大,应予以加固。此类评估为既有悬索桥的养护、维修和技术改造提供了科学依据。     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

基于虚位移原理的自锚式悬索桥实用计算方法

基于挠度理论和虚位移原理,分析自锚式悬索桥各组成部分的受力状态,分别导出在各种荷载作用下以三角级数法表示的加劲梁挠度内力和变形公式,并结合Newton-Simpson迭代法来确定活载索力,提出了计算自锚式悬索桥加劲梁内力及变形的实用计算方法,并编制相应的计算分析程序.以长沙湘江三汊矶大桥(主跨328 m的双塔五跨自锚式悬索桥)为例,通过与有限位移理论的计算结果相比较,证明该方法简单、方便,计算结果准确可靠;如果所设计的结构吊索分布比较均匀,挠度理论与有限元的计算结果比较一致;这说明可以采用本方法来研究自锚式悬索桥的设计参数对结构内力与变形的影响,尤其是在方案设计阶段,可以用于很方便地选定结构主要设计参数.     

南京江心洲大桥吊索张拉施工控制研究

自锚式悬索桥体系转换过程中的吊索张拉是最复杂的施工工序,也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。结合实际工程对自锚式悬索桥吊索张拉进行了理论分析,并采用有限元分析软件ANSYS进行了吊索张拉的施工计算。分析张拉过程中各吊索的受力状态、鞍座位移、塔顶变形等,确定了合理的吊索张拉方案并应用于工程实践。     

关于自锚式悬索桥的非线性找形分析

针对自锚式悬索桥（永宗大桥）提出了非线性的找形分析方法，其主索采用三维形状。提出的程序由两步非线性分析构成。第一步仅对缆索系统，第二步则针对整个大桥系统。通过用传统的方法在主索各节点利用简化的力平衡，对一个三维主索的试验线形进行了计算。然后反复对纯缆索系统进行非线性分析，直到其线形与目标线形趋于一致，即，满足主跨中点的设计垂直垂度。即使在确定纯缆索系统线形方面做出了最大努力，然而因主索产生的巨大轴向力，导致加劲梁不可避免会出现初始变形情况。因此，为了对整个大桥系统进行非线性分析，需要预估框架初始力，包括计算不平衡荷载，以防止出现静载变形。通过数值应用分析传统方法与提议方法之间可能存在的差异。Elsevier Science Ltd．2002版权所有。     

悬索桥施工过程的颤振分析

悬索桥在施工阶段的结构刚度比成桥时要低很多,使得颤振稳定性成为控制桥梁设计与施工非常重要的因素。运用大跨度桥梁多模态颤振分析方法,对某大跨度悬索桥进行了各施工阶段的颤振分析,并探讨了施工阶段参数不同设置时悬索桥颤振临界风速的变化规律,据此以评价该桥施工阶段颤振稳定性。     

三跨连续加劲梁悬索桥基频近似公式

基于能量原理 ,用 Rayleigh— Ritz法导出了三跨连续加劲梁悬索桥的一阶反对称、对称的竖向挠曲自由振动和扭转自由振动的频率 ;并忽略了一些影响悬索桥基频的次要因素 ,对导出的悬索桥基频近似计算公式作了进一步的简化 ,得出了悬索桥自由振动基频的近似公式。最后用导出的悬索桥振动基频近似公式分别对三座三跨连续加劲梁悬索桥算例进行了计算 ,把用本文导出的公式计算出的结果和精确的有限元解相比较 ,结果非常接近 ,其精度可以满足方案选择和初步设计阶段的要求     

悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响

天津富民桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,其主跨主缆由塔顶中点向两侧对称张开至桥面梁端两侧的锚碇,呈空间曲面状态。运用通用有限元分析软件ANSYS,对天津富民桥进行3种不同主缆空缆初张力条件下成桥过程的模拟计算,研究空间索面悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响。研究结果表明:成桥时,主缆初张力越小,在结构自重作用下主梁底部应力、主缆张力也越小、主塔应力与锚碇应力也越小,主缆初张力的大小对成桥时吊索索力的大小及分布没有明显影响;在活荷载作用下,主缆初张力越小,悬索桥结构体系产生的主缆张力增量则越大,吊索索力增量也越大,即更多的荷载通过吊索传递到主缆,相应地主梁承担的荷载较小,主梁挠度、梁底纵桥向应力随主缆初张力的减小而变小。总之,主缆初张力越小,悬索桥结构体系的性能越佳。     

考虑主、散索鞍耦合效应的索鞍预偏量改进算法

基于对主缆和主、散索鞍的力学以及几何关系分析,考虑主、散索鞍的耦合效应,提出一种悬索桥索鞍预偏量的改进算法.算法根据索鞍平衡关系和变形相容条件以及主缆线形基本方程推导出一个十元非线性方程组,采用牛顿-拉斐森法求解方程组,即可同时得到主、散索鞍的预偏量.方法给出的初值选取原则和约束条件对平面缆索悬索桥的索鞍预偏量均能求解...     

系杆拱桥吊杆张拉方案优化试验研究

以兰新二线新疆乌鲁木齐河特大桥1跨128 m系杆拱桥为背景,建立室内1/16缩尺模型,参照等跨径的3座系杆拱桥索力张拉力进行系杆拱桥吊杆索力张拉试验。设计了4种张拉方案分析系杆拱桥张拉过程中索力变化规律及拆除支架后系梁的应力分布和线形变化情况,推荐了整体受力合理的张拉方案。吊杆在张拉过程中表现出明显的应力重分布,且应力重分布规律呈非线性变化。试验中最先张拉的5#,13#吊杆索力受到的影响最大。拆除支架后系梁变形呈抛物线状,吊杆索力、系梁挠度和系梁应力均增大。     

结合实际锚固构造的大跨斜拉桥索形计算方法

大跨度斜拉桥设计中,斜拉索精确状态的计算是一步重要的计算环节,但求解不易。为解决这一问题,以悬链线解析法为基础,综合考虑索梁锚固构造和索塔锚固构造的影响,提出在斜拉索张拉力、斜拉索规格已知时精确求解斜拉索线形、无应力长度的迭代计算方法,并以一个算例演示计算过程。提出的斜拉索索形计算方法理论上可求得斜拉索索形的精确解,设计者也可根据实际需要设置迭代终止条件控制计算精度;通过算例可知采用本方法计算迭代收敛速度快,计算效率高;在实际工程中,可用于合理成桥状态或某一施工阶段的斜拉索索形求解。     

基于变权综合原理的斜拉桥索力、线形状态评估

基于变权综合原理,建立斜拉桥索力、线形状态评估模型。以约束优化索力值为基准值,引入索力上下限;以成桥线形作为基准值,以控制点的竖向允许位移高次插值形成线形评估的上下限。编制状态评估算法,利用变权综合原理和斜率关联度,以适度指标模型进行线性插值,并根据一组实测数据,对索力、线形状态进行评估。计算结果表明,随着均衡系数的减小,桥梁构件评估结果是一个加速退化的过程;变权模式作用下的变权权重越发散,评估结果的退化过程越剧烈,均衡系数-评分曲线的曲率越大。对于每个测点评分状态完全一致的桥梁构件,其均衡系数-评分曲线的曲率恒等于0,即评估结果将与均衡系数的取值无关,数值模拟结果与预测基本吻合。     

悬索桥主缆线形静力解析解

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,根据索微元的力学平衡关系,通过引入一个参变量,导出了悬索桥主缆成桥线形的解析参数方程。由边界条件,将定解问题转化为一组非线性方程组,以抛物线理论值为求解初始值,采用拟牛顿法求解未知参数和水平张力,然后由积分法确定主缆索有应力长和无应力长,算例结果表明该法收敛速度较快,计算精度较高。     

中小跨径悬索桥的设计与施工

以一座中小跨径悬索桥为例,介绍了其设计特点,并重点介绍了其施工方面的特点,该方法不同于常规悬索桥施工,采用张拉主缆的方式进行索塔内力的调整。     

大跨度铁路悬索桥结构刚度敏感性研究

桥梁刚度参数的确定在大跨度桥梁总体设计中非常重要,结合某大跨度铁路专用悬索桥方案,从结构动力特性、车辆走行性和风致抖振响应3个方面,分析梁、塔、索等构件刚度对桥梁性能的影响,并对大跨度铁路悬索桥刚度评价指标进行研究,结果表明:桁宽的增大能够较显著地增大桥梁横弯基频,桁宽过小时桥梁会产生横向周期性振动,宽跨比限值建议取为1/20~1/35;随着桁高减小,车辆竖向加速度显著增加,高跨比限值建议取为1/70~1/100;主缆刚度增大会使桥梁扭转和竖向基频明显提高;桥塔刚度及恒载的影响有限。     

无缝线路上铁路桥梁墩台制动力的计算方法

研究目的:制动力是影响桥梁墩台设计的重要因素之一,现针对无缝线路上铁路桥梁制动力的传力特点, 研究在中-活载作用下无缝线路上简支梁桥墩、台顶制动力的分配规律,提出更接近于实际的制动力计算方法、 研究方法:针对无缝线路上铁路桥梁的传力特点,采用将桥梁结构、台后部分路基以及上面的轨道结构作 为一个整体系统共同承受列车制动力的整体计算模型(即线-桥系统),运用有限元程序进行分析、计算。 研究结果:在对等跨度、桥墩等刚度的铁路多跨简支梁桥的墩、台顶制动力进行大量计算的基础上,找出了 影响多跨简支梁桥墩、台顶制动力分配的因素及其变化规律,提出了制动力的实用计算公式。 研究结论:通过对无缝线路上铁路桥梁的墩台顶制动力分配的影响因素分析,提出了铁路桥梁墩台顶制动 力的实用计算方法,经过分析该制动力实用计算方法,使用方便,操作简单,使制动力的计算更接近于实际。