抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风失稳模式的影响

为研究抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风稳定性的影响,采用风洞试验获取大攻角区间主梁静三分力系数.结合有限元数值模拟计算方法,运用双层迭代算法同步计入悬索桥几何非线性与静风荷载非线性,对420 m主跨人行悬索桥进行了非线性静风响应全过程分析,得到了非线性静风失稳临界风速以及静风位移响应与应力响应.综合分析结果表明:抗风缆...     

抗风缆布置形式对人行悬索桥静风稳定性影响分析

为研究不同抗风缆布置形式对人行悬索桥静风稳定性的提升效果,以某主跨为380 m双塔地锚式人行悬索桥为例,分别对其采用不同的抗风缆布置形式,并通过有限元进行了动力特性分析;对设置了不同形式抗风缆的人行悬索桥进行了静风稳定性和位移响应分析。分析结果表明:设置空间抗风缆对结构竖弯基频提升明显;空间斜拉式抗风缆对人行悬索桥抗风稳定性作用效果较好;空间直拉式抗风缆更有助于减少加劲梁受风荷载后的侧向位移。     

抗风缆对人行悬索桥动力特性和静风稳定性的影响

悬索桥可通过设置抗风缆来提高其结构的抗风稳定性。为了解抗风缆不同布置形式和水平张力对人行悬索桥自振频率和扭转发散临界风速的影响,以某新建人行悬索桥为例,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分别计算抗风缆与水平面夹角为0°、45°、90°3种布置形式和水平张力为2.77,3.27,3.77,4.27 MN 4种工况下该桥的关键振型频率和静风扭转发散临界风速,分析其动力特性和静风稳定性。结果表明:设置抗风缆可以提高人行悬索桥各关键振型的频率;抗风缆的3种布置形式对加劲梁的侧弯、竖弯频率提高幅度较大,而对扭转频率的提高幅度相对较小;随着抗风缆水平张力的增加,人行悬索桥各关键振型的频率均有所增加但增幅很小;设置抗风缆可以显著增强人行悬索桥的静风稳定性能,提高其扭转发散临界风速;在一定范围内,增加抗风缆的水平张力对扭转发散临界风速的提升并不明显。     

驸马长江大桥非线性静风响应研究

驸马长江大桥为主跨1 050m的单跨简支梁悬索桥,主梁采用流线型钢箱梁。为研究该桥非线性静风响应,考虑静风荷载非线性和结构几何非线性,采用增量法与内外双重迭代相结合的方法,分析加劲梁初始攻角、附加攻角、缆索风荷载等因素对静风位移、静风失稳风速及结构动力特性的影响,并将计算结果与1∶80全桥气弹模型风洞试验结果进行比较。结果表明:静风位移计算值低于风洞试验实测值,这是静三分力系数的雷诺数效应造成的;缆索风荷载约占结构总体风荷载的15%,不考虑会低估风荷载;不考虑加劲梁附加攻角会高估静风失稳风速;初始攻角、附加攻角、缆索风荷载对加劲梁静风位移响应影响较大;结构动力特性会随风速改变而改变。     

大跨悬索桥非线性静风稳定性分析

对大跨悬索桥的非线性静风稳定性研究考虑了以下3种效应的影响:1)非线性位移相关风载;2)几何非线性;3)材料非线性。风静动力系数为有效攻角的函数,而有效攻角随主梁变形而变化,所以位移相关风载是非线性的;通过采用几何刚度矩阵可以考虑侧向弯扭屈曲、扭转发散及弯扭耦合失稳;采用塑性铰理论进行材料非线性分析。笔者使用有限元法建立风致静力失稳的分析模型,建模过程中同时考虑了非线性位移相关风载、几何非线性及材料非线性。最后,采用文中所提方法分析了主跨1 990 m的明石海峡大桥。分析结果表明:影响大跨悬索桥静风稳定性的主要因素即为上述提到的3个方面,并且,其非线性静风失稳临界风速低于弹性颤振临界风速。     

抗风缆对新疆赛桥静风稳定性控制的有效性研究

新疆赛吾达格尔大桥采用45°斜拉式抗风缆,用简支弹性梁的Rayleigh近似法计算基频;在不同风速下用有限元计算抗风缆施加前后主梁跨中横、竖向位移以及扭转角度,考察抗风缆对大跨悬索桥静风稳定性控制的有效性。结果表明:抗风缆能显著提高桥梁结构的固有频率,产生十分有效的抗风效果。     

山区窄幅悬索桥静风稳定影响参数分析

窄幅悬索桥较窄的加劲梁尺寸使得结构轻柔化特征更加突出,其静风稳定问题愈发显现。该文以某山区峡谷处窄幅悬索桥为背景工程,考虑结构及荷载非线性影响进行了不同攻角下的静风稳定分析,探明主缆系统刚度的弱化是静风失稳的重要影响因素。研究了不均匀风场分布对静风稳定性能的影响,同时对主缆垂跨比、主梁宽跨比以及主梁重量等结构参数对静风稳定的影响进行了对比分析。     

提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性措施的效果分析

为研究各类抗风措施对提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性的贡献,以某主跨430m的人行单跨悬吊地锚式悬索桥为背景,利用杆系有限元程序建立模型,对基本结构以及采用空间缆、增大梁重、拓宽梁端桥面、设置抗风缆等措施下,人行悬索桥的动力特性及抗风稳定性进行了分析。结果显示:颤振临界风速是人行悬索桥的设计控制风速;拓宽加劲梁梁端宽度,基本不能提高结构抗风稳定性;同时增大梁段重量150%和设置抗风缆对抗风稳定性的提升效果较好,均可达到30%以上;设置抗风缆后,明显提高了结构的竖弯基频和扭转基频,但也增加了养护和维修成本,影响桥下空间利用。     

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.     

大跨窄梁悬索桥结构体系对静动力刚度的影响研究

大跨度窄梁悬索桥,结构轻柔、整体刚度低,抗风问题突出。结构静动力刚度是大跨度桥梁抗风的基础参数。该文以一座大跨窄梁悬索桥为工程背景,基于空间缆索分段悬链线理论和桥梁三维有限元模型,多工况系统对比分析加劲梁刚度、主缆垂跨比、主缆间距和吊点宽度等参数对静动力刚度的影响。研究发现：加劲梁刚度对大桥的整体刚度贡献较大,与结构的静动力刚度呈正相关,尤其对结构的竖向和扭转静动力刚度影响明显;主缆垂跨比对大桥扭转静动力刚度影响较大;主缆间距和吊点宽度对大桥的静动力特性影响有限。     

无塔非对称人行悬索桥静风稳定性研究

基于结构稳定性分析方法,借助大型有限元分析程序ANSYS,以某无塔非对称人行悬索桥为实例,建立了4个有限元计算模型,分别对设置有抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、有风缆的混凝土桥面板悬索桥结构和不设置抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、混凝土桥面板悬索桥结构进行了静风稳定性研究。研究结果表明,质量较大混凝土桥面板比钢桥面板更有利于结构抗风,设置风缆能有效地限制结构在风荷载作用下的横向位移,提高结构失稳风速,研究还发现,若将抗风缆和混凝土桥面板有效地结合最有利于结构抗风,且效果十分明显。     

环湖绿道红星坪悬索桥总体设计

红星坪悬索桥桥梁总长232 m,主桥为双塔单跨悬索桥,主跨为222 m,垂跨比1/10.2;桥面宽度6 m,净宽4.8 m。索塔采用钢筋混凝土塔柱;主缆及抗风缆锚碇采用重力锚;加劲梁采用分离式钢箱梁,上、下游设置抗风缆。通过详细阐述人行悬索桥的总体设计要点,结构设计关键节点,为后续类似项目提供指导。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

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。     

基于挠度理论的自锚式悬索桥受力特性分析

基于挠度理论,分析了矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、加劲梁纵坡和整体升降温对两塔三跨自锚式悬索桥结构受力特性的影响。此外,还讨论了加劲梁在轴向压力作用下的稳定性及其极限跨径。分析结果表明：矢跨比越小,主缆拉力越大、加劲梁的轴向压力也越大,而结构的整体刚度越低;边中跨比越大,结构的整体刚度越低,加劲梁在轴向压力作用下的横向稳定性也越差;主缆抗拉刚度或者加劲梁的竖向抗弯刚度越大,结构的整体刚度越大;加劲梁纵坡和整体升降温对结构受力的影响通常较小,可以忽略不计;自锚式悬索桥的极限跨径由加劲梁的横向第一类失稳及其屈服强度共同控制。     

温州瓯江北口大桥主桥设计关键技术

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,上层通行6车道高速公路,下层通行6车道一级公路。针对该桥多塔、大跨、双层桥面的特点,对其支承体系、加劲梁、中塔及其基础设计关键技术进行研究。基于结构受力合理性以及运营安全等因素,该桥支承体系采用纵向在加劲梁梁端设置阻尼器;竖向在桥塔及边墩处设置竖向支座,并对桥塔处进行压重;横向在加劲梁与塔柱间设置抗风支座。综合考虑运输及安装、抗风稳定性、使用功能及经济性等因素,加劲梁采用正交异性钢桥面板与主桁结合的整体式钢桁梁,全桥4跨连续。为节省造价、降低后期维养工作量,中塔采用纵向A形钢筋混凝土结构,在中塔主缆鞍槽中设置多道竖向隔板,以提高主缆钢丝与鞍槽间的摩擦力,保证主缆抗滑移安全。为提高结构刚度、降低造价,中塔基础采用防撞能力强的大型沉井基础。     

大跨CFRP缆索悬索桥成桥静力特性分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强、耐腐蚀的特点,比钢更适合用作未来更大跨径悬索桥的缆索体系,以达到经济合理的目的.为了研究CFRP缆索悬索桥的静力性能,初步设计了2座跨径同为2000 m的悬索桥,分别采用传统钢缆索和CFRP缆索,对其在8种典型工况下的静力行为进行非线性有限元分析.分析结果表明:改用CFRP缆索后,大跨悬索桥的主缆拉力降低20％～30％,锚碇所需提供的反力可以减小;全桥温度效应可忽略不计;但由于缆索自重大幅下降,全桥重力刚度下降,加劲梁和索塔在汽车、人群和风荷载作用下的变形量及内力有所增大.     

考虑雷诺数效应的桥梁静风稳定分析

在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上,引用大跨度桥梁非线性静风稳定分析理论,采用增量双重迭代搜索法对大跨度斜拉桥进行了非线性静风稳定分析,并编制了相应的计算程序。分别计算了苏通大桥在低、高雷诺数下的空气静力稳定性。对比计算结果发现,雷诺数效应对桥梁静风失稳临界风速有较大影响,高雷诺数下的静风失稳临界风速比低雷诺数的静风失稳临界风速低,并结合高、低雷诺数下三分力系数曲线形状差异,分析了在雷诺数效应下桥梁跨中断面侧向位移、竖向位移、转角响应随风速的变化。     

单主缆悬索桥抗倾覆稳定性研究

为寻求合适的结构设计参数,解决单主缆悬索桥倾覆失稳问题,以南宁英华大桥为背景,考虑斜吊索数量、边跨长度及两者的耦合作用,建立全桥有限元模型进行抗倾覆稳定性计算,分析偏载作用下的支座受力、抗倾覆稳定系数和加劲梁跨中扭转变形。结果表明:设置斜吊索能有效提高抗倾覆稳定系数,并能减小加劲梁跨中扭转变形,但无法消除支座拉力;增加边跨长度能有效提高抗倾覆稳定系数,并能消除支座拉力,但对加劲梁跨中扭转变形影响不大;同时设置斜吊索和适当增加边跨长度可提高抗倾覆稳定系数、消除支座拉力、减小加劲梁跨中扭转变形,能较好地解决单主缆悬索桥倾覆失稳问题。     

武汉杨泗港长江大桥主桥静、动力特性研究

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1 700 m的悬索桥,加劲梁主桁架为华伦式桁架结构,上、下层行车道桥面系均采用正交异性钢桥面板。为了解大桥静力及抗风安全性,采用BNLAS软件建立主桥整体空间杆系有限元模型进行理论计算,制作1∶52.67主桁梁节段模型和1∶120全桥气动弹性模型,进行风洞试验,分析静动力特性以及抗风措施对动力特性的影响。结果表明:大桥恒载与活载的作用效应之比约为9∶1,加劲梁竖向、横向挠跨比均远小于规范允许值,大桥静力特性满足要求;主梁颤振失稳形式为"软颤振",主梁上层桥面外侧挑臂加宽90 cm后,大桥的静风稳定性和气动稳定性均满足要求。