漳州战备大桥设计——三跨连续预应力混凝土矮塔斜拉箱梁桥

漳州战备大桥为双塔单索面三跨连续矮塔斜拉预应力混凝土箱梁桥，主桥孔跨布置为（80．8＋132＋80．8）m,采用塔梁固结，塔梁与墩分离，墩顶设支座的结构形式。主要介绍主梁、主塔及斜拉索等方面的设计。     

单塔单索面斜拉桥荷载试验研究

南平市黄墩大桥是一座采用塔墩梁固结体系的单塔单索面宽箱梁预应力混凝土斜拉桥,跨径组成为165+115m。为了保证大桥在运营过程中的安全可靠,大桥在桥梁通车前进行了静动力荷载试验,对静力荷载工况下的主梁挠度、应力、主塔位移和拉索索力增量,和动力荷载工况下的自振模态、冲击系数进行了实桥测试,并结合有限元模型的理论计算结果进行分析。荷载试验结果表明:南平黄墩大桥在试验荷载作用下,主桥结构的静动力性能良好,承载能力满足设计要求。     

成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜拉索穿过塔上分丝管索鞍后锚固于主梁上。该桥采用塔梁固结、墩梁分离的三摩擦副双曲面摩擦摆减隔震支座+剪力榫组合支承体系,不仅解决了桥梁的抗震,还有利于列车的平稳运行和梁端伸缩装置的设置;针对矮塔斜拉桥的特点,基于索梁活载比确定斜拉索索力和梁体预应力钢束的配置。对该桥进行车-桥耦合动力分析,分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。     

沪蓉高速公路铁罗坪大桥设计

铁罗坪大桥主桥为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥,跨径布置为(140+322+140)m。该桥主梁基本断面形式为边主梁;桥塔为H形,总高190.397m,塔柱采用空心五边形断面,在上塔柱锚固区采用U形预应力束加强,桥塔墩基础由24根2.4m的桩基组成;每个桥塔两侧布置19对斜拉索,斜拉索采用低松弛镀锌高强钢丝。从温度作用、汽车荷载作用、成桥阶段稳定系数方面对2种结构体系(墩塔梁固结体系和飘浮体系)进行比选,最终选择了对结构受力更为有利的墩塔梁固结体系。采用MIDAS Civil软件分别对该桥静、动力特性、抗风稳定性及地震反应进行分析,分析结果表明结构受力均满足规范要求。该桥主梁采用悬臂浇筑施工,合龙顺序为先边跨、再中跨。     

独塔单索面斜拉桥抗震性能分析

独塔单索面斜拉桥作为一种新兴桥梁体系,多采用塔、梁、墩固结,在降低桥梁施工难度的同时,加大了固结区域构造和力学性能的复杂性。针对塔梁墩固结体系独塔单索面斜拉桥力学行为的特殊性,采用有限元软件建立了某独塔单索面斜拉桥空间有限元模型,在分析其自振特性的基础上,利用反应谱法研究了该独塔单索面斜拉桥的抗震性能。结果表明:该桥桥塔横向刚度相对较小,自振特性分析中最先出现桥塔横向的振动,在地震峰值加速度0.20g作用时,主梁、斜拉索、桥塔等构件的应力和位移等均在合理范围内,设计满足抗震性能要求。     

阅江大桥“帆”形塔斜拉桥总体设计

广东肇庆市阅江大桥主桥采用三跨双塔单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为(160+320+160)m,采用墩、塔、梁固结体系,桥面布置双向6车道。主梁采用单箱五室箱形预应力混凝土梁,按全预应力混凝土结构设计,采用纵、横、竖三向预应力体系,斜拉索锚固处设置1道横梁;采用单索面斜拉索,斜拉索呈扇形分2排布置于桥面中央分隔带内,避免了斜拉索对外侧景观的遮挡,视野开阔;桥塔选用了新颖美观、造型独特的"帆"形混凝土塔;主墩采用较柔的双肢薄壁墩(高度约33m),减少了主墩纵向刚度。采用Dr.Bridge 3.2及MIDAS 2010对主桥进行结构整体静力计算,计算结果表明,主桥结构各项指标均满足规范要求。     

珠海洪鹤大桥主航道桥总体设计

为连续跨越洪湾水道与磨刀门水道通航孔,珠海洪鹤大桥主航道桥采用共用1个交接墩的2座主跨500m结合梁斜拉桥串联方案,跨径布置为2×(73+162+500+162+73)m。该桥采用半飘浮体系,主梁采用钢主梁与预制混凝土桥面板构成的结合梁,桥塔采用平面钻石形钢筋混凝土结构,斜拉索采用钢绞线拉索,塔、墩基础均采用钻孔灌注群桩基础。通过在交接墩和辅助墩墩顶设置横桥向钢阻尼器解决了软土场地上2座串联大跨度斜拉桥的横桥向减隔震问题;通过在主梁两侧设置风嘴、在桥面下设置稳定板,有效保证了成桥状态与典型施工状态下桥梁的颤振和涡激振动性能满足相关要求。结构分析表明,该桥受力性能良好,安全可靠。     

移动车辆荷载作用下大跨径连续梁桥动力响应研究

针对移动车辆荷载作用下公路桥梁动力性能设计与评价方法不足的问题,以依兰松花江公路大桥为例,运用自编程序,分析不同车辆荷载工况下桥梁冲击系数与振动加速度等动力响应指标的变化规律。结果表明,冲击系数随车辆纵向间距与车速的变化规律一致,均呈波动上升趋势;多车道时,若桥面不平整度沿横向变化不明显则冲击系数与车道数基本无关;大跨径桥梁不同部位的冲击系数有别,现行规范所采用单一断面的冲击系数计算全桥设计荷载方法的合理性值得商榷;在固定车距下,冲击系数随着加载效率的增大而呈下降趋势;振动加速度与冲击系数具有高度相关性。本文所得结论为移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价提供了一定的依据。     

崖门大桥标准节段施工技术

崖门大桥为塔、梁、墩固结的双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，主梁施工成功地采用了牵索挂篮悬臂现浇施工工艺。对该桥牵索挂篮的设计、制造以及主梁标准节段、斜拉索施工工艺进行了介绍。     

高低塔固结体系斜拉桥结构优化设计方法

高低塔固结体系斜拉桥在结构布置和受力行为上均具有明显的不对称性,为优化该类桥梁受力性能,以主跨388m的高低塔固结体系斜拉桥——重庆水土嘉陵江大桥为背景,对高低塔固体体系斜拉桥结构设计进行研究。研究结果得出:通航及地形等边界条件决定高低塔设置情况,下塔柱柔度是固结体系的结构选用原则;通过采用增大低塔侧边跨跨度、拉索采用等索距布置、在高塔侧设置背锚索的方法可优化结构布置;可根据主跨长度选择梁体类型,根据梁体类型确定辅助墩设置情况;可在低塔侧的边跨采用混凝土梁与钢-混叠合或钢主梁结合的方式来进一步改善结构受力。     

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。     

拉索非线性振动参数敏感性分析及其频率区间估计

为准确把握拉索的动力学规律并指导工程应用,以拉索非线性振动理论(拉索自振频率的摄动法公式)为基础,以工程中常用的典型拉索为例,对拉索非线性自振频率的边界条件效应、参数敏感性以及区间估计方法进行研究.研究结果表明:拉索的边界条件效应随拉索长度、索力以及频率阶次的不同而不同;索力、线密度、弦长、抗弯刚度4个参数对于拉索各阶自振频率在影响程度、影响方式方面均存在显著差异,总体而言,自振频率偏差与索力和抗弯刚度2个参数的偏差成正比,与线密度和弦长2个参数的偏差成反比;根据拉索参数的概率统计特征能够获得拉索自振频率的区间估计.     

风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。     

石首长江公路大桥斜拉索杠杆质量阻尼器应用研究

石首长江公路大桥主桥为主跨820 m的双塔六跨连续不对称空间双索面混合梁斜拉桥,最长斜拉索长约440 m,在外部激励作用下极易发生面内、外振动。针对石首长江公路大桥斜拉索的振动特性,在常规阻尼器的基础上进行构造优化设计,研发了一种双杆倒Y形连接杆斜拉索杠杆质量阻尼器,具有景观协调性好、横向连接刚度大、减振效果好等优点。通过对阻尼器的安装质量进行严格控制,安装位置比控制为2.23%~2.83%,使阻尼器达到了良好的减振效果,实测斜拉索阻尼对数衰减率均在3%以上,满足大桥斜拉索减振要求。     

应用碳纤维索的大跨径斜拉桥抗风性能研究

为了探讨碳纤维复合材料在大跨径斜拉桥中应用的可能性,以拉索等轴向刚度为原则,拟定了一座主跨为500 m的应用碳纤维索的大跨径斜拉桥,并运用三维非线性计算理论进行了动力特性、静风特性和空气动力稳定性分析。分析结果表明大跨径斜拉桥采用碳纤维索后:(1)结构的自振频率有所提高;(2)静风作用下结构变形增大,但其静风性能却与钢索斜拉桥基本一致;(3)空气动力稳定性与钢索斜拉桥基本一致。因此从抗风性能角度而言,大跨径斜拉桥采用碳纤维索是可行的,但是拉索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

斜拉桥拉索振动及其减振措施

拉索是斜拉桥的关键构件,承受桥梁的全部荷载,在风(雨)等作用下容易产生大幅振动。该文介绍了拉索的常见振动及其振动机理,拉索振动控制措施与技术,对斜拉桥拉索振动与减振问题具有一定的参考作用。     

端部激励下斜拉索三维振动统一方程的精细推导

为了研究斜拉索在端部激励下的振动机理，考虑了斜拉索垂度、刚度、非线性、空间三维、端部位移等诸多因素，经过一系列精细推导，利用Galerkin多模态截断方法，建立了单自由度斜拉索三维振动的统一方程，并提出了斜拉索三维振动频率分量由各自方向上的固有频率和端部位移激励扰动项组成。斜拉索在考虑三维端部位移理想激励时，采用4~5阶龙格-库塔法编写了端部位移激励与斜拉索固有频率比值以1：1和2：1进行振动的MATLAB数值求解程序。研究表明：当频率比值以1：1振动时，位移响应规律性的拍频消失，转变为拍频叠合的效果，且其振动幅值在时间域上表现出高低起伏的趋势，其位移响应峰值、谷值均呈现出不断增大趋势。此外，斜拉索在端部很小的位移激励下便可产生较大的振动。当频率比值以2：1振动时，其位移响应表现出与一阶强迫共振同样的拍频特征。参数振动位移响应振幅正负值同样出现了偏差值，此条件下，微小的端部位移也能够激起较大的参数振动响应，因此参数振动同强迫振动一样不容忽视。斜拉索在端部位移作用下不仅有频率比为1：1的共振和2：1的参数共振，还发生了1：2的共振，即斜拉索在端部位移激励下具有3个主共振区，分别在频率比值为0.5，1，2周围，1：2共振产生的振幅明显小于1：1共振和2：1参数共振。     

多维地震激励作用下大跨度斜拉拱桥的随机响应

以一种新颖钢管混凝土拱桥-斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,通过建立空间结构有限元模型,利用子空间迭代法得到结构的自振特性,并运用随机响应理论分别对该桥在纵向激励、纵＋竖向激励、纵＋横向激励、纵＋竖＋横向激励等4种工况作用下的地震响应与相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥进行了对比分析。分析结果表明,地震横向激励对斜拉拱桥的响应特性有较大的影响,在多维随机地震激励作用下,由于斜拉索的存在使得斜拉拱桥的横向抗震性能优于相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥,这为大跨度斜拉拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据。     

鄂东长江公路大桥主桥静动载试验

鄂东长江公路大桥为半飘浮体系双塔混合梁斜拉桥,为评定该桥的性能及承载力,结合有限元法理论计算分析,对其主桥进行实桥静、动载试验。由静载试验测得主梁和桥塔的位移、应力及斜拉索的索力,通过实测值与计算值的比较,得出该桥主桥结构竖向整体刚度、承载力、桥塔结构整体纵向抗弯刚度、斜拉索索力均满足设计要求。通过由动载试验测得的桥梁结构自振特性、冲击系数与计算值的比较,可知该桥的颤振稳定性、振幅、冲击系数均满足规范要求,结构动力性能良好。     

斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上,研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法,并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力,数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果,验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。