中央扣对悬索桥动力特性及短吊索车载激励响应的影响

为实现运营阶段中央扣对悬索桥动力特性及车载激励下短吊索响应影响的量化分析,进而为悬索桥设计及维养策略提供参考,基于已编制的车-桥耦合分析系统,引入制动惯性力及俯仰力矩模拟车辆制动力,建立了考虑车辆制动过程的车-桥耦合分析系统;以一座单跨地锚式悬索桥为工程背景,建立无、有中央扣2种缆梁连接体系的全桥空间有限元模型,研究中央扣对悬索桥动力特性及行车激励下短吊索缆梁相对位移响应的影响;采用建立的分析系统,考虑不同制动位置、初速度及减速度研究中央扣对短吊索制动激励响应的控制作用;考虑短吊索因缆梁相对错动产生的弯曲应力,建立车流激励下短吊索疲劳损伤的分析流程,研究中央扣对短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度的影响。分析结果表明：中央扣提高了悬索桥的纵飘及扭转刚度,改变了缆梁间的相对运动特性,减小了缆梁错动循环次数及位移幅值,可有效控制行车激励下60.3%以上的短吊索缆梁相对位移响应;考虑不同制动位置、初速度及减速度的取值,中央扣对短吊索缆梁相对位移幅值的减弱率可分别达92.9%、85.1%及85%以上,有效降低了短吊索制动激励响应对3个制动参数的敏感性;中央扣对随机车载下短吊索轴向应力幅值的影响较小,而对因缆梁相对错动产生的弯曲应力幅值影响较大,减弱了短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度,尤其是距中央扣位置最近的短吊索,疲劳损伤度降低了近71.4%;因此,中央扣可有效控制运营阶段悬索桥短吊索的车载激励响应。     

坭洲水道特大悬索桥钢桥面铺装过程精细化研究

桥面铺装重量随跨径和桥面宽度增大而增加,其对悬索桥的影响随之显著。本文以坭洲水道特大悬索桥为研究背景,对此类两跨非对称悬索桥钢桥面铺装过程进行精细化研究。研究了桥面铺装分幅数量以及铺装行进方向对桥塔和加劲梁的影响。研究结果表明,在较重的桥面铺装铺设过程中,塔顶偏位较大,施工监控中应予以重视;增加分幅数量,并从有边跨侧向无边跨侧进行铺装桥面,可有效减轻桥塔偏位,更易保证桥塔的安全性;桥面铺装方式对铺装过程中加劲梁最大竖向位移存在影响,但因桥面铺装总重引起的加劲梁最终竖向位移基本不受分幅方式和桥面铺装行进方向影响。     

桥塔约束刚度对单跨双缆悬索桥受力特性的影响

双缆悬索桥以其独特的受力特性在多塔多跨悬索桥设计中具有受力有利的优势,为了更好地了解双缆悬索桥的受力特性,在桥塔塔顶约束的基础上,分析了桥塔塔顶无约束情况下单跨双缆悬索桥的受力特性,推导出了桥塔塔顶无约束时下上吊索内力比值的理论计算公式。研究表明:在探究活载作用下单跨双缆悬索桥的受力特性时,桥塔的约束刚度不能视为无穷大,即要考虑桥塔的约束刚度。随着桥塔约束刚度的增加,下上吊索内力的比值会慢慢减小,即下缆承受的内力会慢慢减小,而上缆承受的内力会慢慢增大。通过得到推导桥塔约束刚度的计算公式,计算结果表明对于单跨双缆悬索桥来说,当其他材料和构件参数以及锚碇与桥塔顶点的高差确定时,桥塔的约束刚度随着边缆与水平线的倾角增大表现为先增大后减小的趋势。     

双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值

为了明确双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值,为结构设计提供依据,以主缆与中塔鞍座的抗滑安全系数和加劲梁挠度为控制指标,拟定满足主缆抗滑及结构变形要求的三塔两跨悬索桥设计参数,建立双缆及传统多塔悬索桥有限元模型,分析双缆体系主缆垂跨比对结构变形、主缆抗滑稳定性及主缆用钢量的影响。结果表明:双缆体系的结构刚度主要取决于主缆垂跨比而非中塔刚度,结构变形随着上缆垂度的减小和下缆垂度的增大而减小;主缆抗滑安全系数随着桥塔刚度的增大而减小,随着下缆垂度的增大而减小;上缆垂度对抗滑安全系数的影响与桥塔刚度有关,桥塔刚度较小时,主缆抗滑安全系数随着上缆垂跨比的增大而增大,桥塔刚度较大并且下缆垂跨比较小时,随着上缆垂跨比的增大,主缆抗滑安全系数先增大后减小;与传统悬索桥体系相比,双缆多塔悬索桥加劲梁变形和主缆抗滑稳定性受桥塔刚度的影响较小,桥塔刚度的可行性范围远大于传统多跨悬索桥。双缆体系悬索桥主缆用钢量与传统体系用钢量基本一致,主缆用钢量随着上、下缆垂度的增大而减小;下缆垂跨比适宜取值为1/8～1/6,上缆垂跨比适宜取值为1/14～1/11,当桥塔刚度较小时,应增大上下缆垂度差值。     

秀山大桥主缆索股线形测量技术

精确控制索股的垂度是悬索桥主缆施工的关键工作,它直接决定着主缆的线形。本文通过对秀山大桥主缆索股架设阶段的垂度测量、调整工作,分析了海上大跨径悬索桥主缆施工测量的关键技术、测量方法及精度控制措施。结合秀山大桥主缆成形后的整体效果,该方法具有一定的合理性和较强的实用性,可对类似工程提供借鉴。     

结构参数对三塔悬索桥空气动力稳定性的影响分析

以在建主跨为1080m的三塔双跨悬索桥--泰州长江公路大桥为工程背景,采用三维非线性空气动力稳定性分析方法,分析主缆矢跨比、加劲梁恒载集度、加劲梁支承方式、中塔型式、缆索体系等结构参数对三塔悬索桥空气动力稳定性的影响,并探讨了具有良好抗风稳定性的三塔悬索桥的结构布置形式.结果表明:三塔悬索桥主缆的矢跨比在1/10～1/11范围内,主梁跨中设置刚性中央扣,增强中间桥塔的纵桥向刚度以及采用空间缆索体系或平面双缆体系时,可以获得较好的空气动力稳定性.     

地锚式悬索桥结构参数计算

普遍认为悬索桥成桥几何线形为二次抛物线和分段悬链线,根据力学平衡条件以及几何变形协调条件采用分段悬链线法计算结构参数时,提出了考虑主缆自重约束方程以及在求解非线性方程组的数学方法上做了改进,计算出空缆结构参数主索鞍预偏量以及空缆索夹安装坐标。采用解析法编写程序对江阴长江大桥进行验证,应用表明本文程序在悬索桥空缆结构参数计算中稳定、准确且收敛快。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔则度对悬索桥对和振动基频的影响，然后基于能量的理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对５座悬索桥算例的计算，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。     

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。     

行波效应作用下自锚式悬索桥地震响应分析

为了研究空间性地震动中的行波效应对某自锚式悬索桥的动力响应影响,以某大跨度悬索桥为研究背景,首先确定了符合悬索桥桥址场地特性的抗震设计反应谱,并以此作为目标谱.基于随机振动理论,将目标反应谱转换为当量的加速度时程曲线作为大跨度悬索桥抗震分析的地震动输入.根据地震波视波速的离散性选取400 m/s,800 m/s、1 200 m/s和1 600 m/s来考虑行波效应对大跨度悬索桥动力响应的影响.研究结果表明:视波速小于1 200 m/s时,桥塔塔底剪力随着视波速的增加而增加.视波速大于1 200 m/s时,1号塔塔底剪力随着视波速的增加而减小,2号塔塔底的剪力则在增加.考虑行波效应时,桥塔的弯矩随着视波速的增加而上下波动,但与一致激励情况相比,1号塔塔底处弯矩响应值在一致激励情况下得到的弯矩值处上下波动,2号塔塔底处弯矩一直小于一致激励的弯矩值;桥塔塔顶位移受行波效应的影响较大,其塔顶最大位移响应是一致激励的2倍.大跨度悬索桥抗震设计考虑行波效应是非常必要的.     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

大跨度悬索桥结构状态参数敏感性分析

结合工程实例对悬索桥结构状态参数进行敏感性分析,重点分析索长变化、水平跨度变化、整体温度变化、主梁重量误差、地球曲率及主缆弹性模量变化对主缆跨中垂度的影响.通过自编程序进行计算和比较,得到各参数相应的灵敏度及一些有用结论,为大跨度悬索桥施工控制提供快捷的控制手段和方法.     

悬索桥桥塔挂缆前后动态特性分析与测试

通过有限元分析和基于环境激励的模态试验分析,研究了润扬长江公路大桥南汊悬索桥挂缆前后桥塔的动态特性。在分析挂缆后桥塔动态特性时,将上部结构的作用转化为弹性约束,建立了等效模型进行分析,推导了主缆等效约束刚度的近似计算公式。结果表明:挂缆前后桥塔顺桥向动态特性变化较大,横桥向变化较小;等效有限元模型是合理的,悬索桥的振动可以分为2种体系运动,塔的振动特性可以单独取出进行分析。该结论为验证设计理论和后期维护提供了重要依据。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响,然后基于能量原理,在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下,用Rayleigh-Ritz法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进,并通过对5座悬索桥算例的计算,把用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.     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响，然后基于能量原理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠同自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对５座悬索桥算例的计算，把用导出的分式计算出的结果和精确的有限元相比较，结果非常接近，其精度可以满足方案选择和初步设计的阶段的要求。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

本文分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响，然后基于能量原理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对五座悬索桥算例的计算，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。     

CFRP拉索的非线性参数振动特性

建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型，该模型考虑了拉索同时受梁端和塔端激励的状况，并考虑了索的垂度、大位移等引起的几何非线性；利用该模型，对相同条件下的CFRP拉索和钢拉索，采用数值方法分析了频率匹配比、拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等因素对拉索参数振动特性的影响。研究结果表明，拉索振动的拍频、幅值与上述因素均有关，且CFRP拉索在参数振动发生几率、参数振动响应等方面优于钢拉索。     

单主缆悬索桥A形桥塔创新设计

柳州双拥大桥为国内首座大跨地锚式单主缆悬索桥，创新性地采用了独特的非相似等腰三角形截面所形成的A形钢塔。对该桥塔结构构造和受力行为进行的系统研究表明：该桥塔结构形式的景观效果和受力性能良好；塔底采用承压板-拉杆形式的钢混连接结构具有受力明确、施工便利的优点，塔顶需重点解决不同于双缆悬索桥的索鞍巨大竖向力向2个塔柱有效传递的构造问题。     

郑万铁路梅溪河特大桥缆索吊装系统荷载试验研究

梅溪河特大桥是郑万铁路全线重点控制工程,为了验证梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性能,该文基于分段悬链线理论、滑移刚度法对缆索系统进行了验算;同时采用有限元软件对缆塔进行了验算;在缆索吊装系统投入使用前进行了荷载试验,试验中结合在线监测与离线监测方法,测量了承重索垂度和索力、塔顶偏位和缆塔应力、锚碇位移等。试验数据与理论计算值对比分析的结果表明:结合分段悬链线理论及滑移刚度法的缆索系统计算方法准确度高,计算结果可靠;锚碇偏置的特殊缆索吊装系统单线吊重时塔顶会有较大横向偏位,缆塔验算时需要考虑锚碇偏置的影响;该桥缆索吊装系统各部件强度、刚度与稳定性符合设计与规范要求。     

海上地锚式悬索桥索股架设的施工控制

阐述了海上地锚式悬索桥主缆索股施工控制中的主要技术特点,包对温度与跨度影响进行分析;并结合海上施工的特点,运用2种测量方法相结合的方式,对基准索股绝对垂度进行测量。介绍了大桥主缆索股垂度调整过程中的施工方法。实践结果表明,控制方法适合施工需要,具有较高的精度,可供类似桥梁参考。