混合梁-塔斜拉桥力学特性及参数敏感性

以海东大道1号桥工程为对象,基于有限元软件Midas Civil,研究其力学特性,选取斜拉索初张力、混凝土梁刚度、混凝土梁容重和钢梁容重等四个参数进行敏感性分析,确定影响施工成桥状态结构线形和受力的主要参数.研究表明:几何非线性对混合梁—塔斜拉桥变形影响较大,考虑几何非线性时,该斜拉桥主梁挠度和塔顶偏位分别增大了26.5%和45.8%;受桩土相互作用的影响,结构多维耦合振型增多,对应阶数的频率值减小,结构一阶振型表现为索塔横弯,主梁竖弯振动则以钢结构为主;斜拉索张拉力对混合梁—塔斜拉桥施工成桥阶段力学性能的影响最大.     

温度对矮塔斜拉桥成桥状态影响研究

为了得到更合理的成桥状态并进行施工控制分析,通过Midas/Civil有限元软件,建立了一座双塔三跨矮塔斜拉桥模型,分析了不同环境温度和截面温度梯度对矮塔斜拉桥成桥后的内力与变形的影响。研究发现:温度作用对矮塔斜拉桥成桥主梁应力、主梁刚度和索力均有影响。桥梁有索力区主梁刚度受环境温度影响明显,温度变化对主梁刚度影响较小;相对于主梁上缘,主梁下缘应力对温度变化更加敏感。不同温度工况下,斜拉索中跨区域索力变化比边跨大,端斜拉索索力受温度作用影响严重。最后,结合温度作用对桥梁内力和变形的影响,给出了桥梁设计和施工监控建议,为矮塔斜拉桥施工控制提供一定参考。     

斜拉桥施工阶段索力调整的"两步到位法"

根据斜拉桥结构特性和施工控制的需要,提出施工阶段索力调整的"两步到位法",即首先模拟斜拉桥实际施工过程,计算出初始张拉索力,然后建立初始索力和主梁内力的数学模型,以成桥时主梁弯矩为控制目标,以最小二乘法优化出成桥时最终索力,保证了结构受力合理和结构安全.     

单索面矮塔斜拉桥主梁无索区长度变化影响分析

以云南省瑞丽江矮塔斜拉桥工程实例为研究背景,采用大型有限元分析软件Midas/Civil建立有限元模型进行分析。探讨了矮塔斜拉桥塔根无索区长度及边支座无索区长度对成桥阶段主梁变形、内力以及斜拉索的索力等的影响,得出了合理无索区长度的取值范围,对进一步认识矮塔斜拉桥的结构性能及总体布置设计有一定的参考意义。     

非对称斜拉桥成桥平衡状态参数设计计算

非对称斜拉桥常见于跨越大型通航孔和地形受限处， 为保证整体平衡的要求， 需要对边跨作出特殊的设计， 文章建立 15 个变参数斜拉桥空间有限元模型， 通过变化边跨设计， 并采用统一的索力优化方法使斜拉桥满足成桥状态塔直梁平的要求。 对成桥状态各模型的主梁弯矩、 主塔弯矩、 拉索索力等结构进行分析。 结果显示， 在非对称较强的斜拉桥下， 增加边跨的单位压重， 对结构整体平衡状态最为有利。 在桥梁方案阶段， 对非对称斜拉桥结构形式作出总体规划， 对后期实施有较强的指导作用。     

“花瓣式”异形斜拉桥结构受力影响因素敏感性研究

为了减小"花瓣式"异形斜拉桥结构成桥状态结构受力和变形受施工误差的影响程度,以西安市富裕路沣河大桥为项目依托,通过分析容重、拉索弹模、拉索初张力、体系温度等影响因素变化对结构受力的敏感性程度,从而保证斜拉桥合理成桥状态与目标状态的精度要求。计算结果表明:体系温度、拉索力和结构容重对"花瓣式"异形斜拉桥成桥状态主梁挠度、主塔变形、拉索索力、拱脚及钢主梁截面应力影响较大,为敏感因素;拉索弹模对上述指标的影响程度较小,为非敏感因素;沣河大桥实际工程应用表明研究成果能够有效减小施工过程误差对成桥状态的影响程度,可为其他"花瓣式"异形斜拉桥在设计、施工中的结构敏感性研究提供有益参考。     

大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响研究

为确定大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响,以泸州市长江六桥为工程背景,基于VBWD(Vehicle-BridgeWind Dynamics)程序,开展不同的主梁刚度、拉索刚度、主梁-拉索刚度以及桥塔刚度对结构动力特性的影响研究。结果表明:大跨度斜拉桥的竖向刚度主要由主梁竖向刚度和拉索刚度提供,其中,拉索刚度所占比重较大;横向刚度主要由桥塔横弯刚度和主梁横弯刚度提供,其中,主梁横弯刚度所占比重较大。     

独塔PC斜拉桥施工监控中参数敏感性分析

为对独塔PC斜拉桥进行更有效的施工监控、准确把握施工过程造成的偏差对成桥状态的影响,需对桥梁施工过程中各可变参数对成桥状态影响的敏感性进行分析。以一座独塔PC斜拉桥为例,对桥梁模型中结构参数进行了敏感性分析,分析了桥梁结构自重、预应力损失等因素对成桥状态的影响。分析结果表明主梁自重变化、预应力损失和环境相对湿度变化对桥梁成桥状态影响较大,而环境温度变化对桥梁成桥状态的影响较小。     

斜拉桥合龙施工方案优化与对比分析

为解决合龙段浇筑过程中结构整体升温对劲性骨架的不利影响,以一座主跨为380 m的双塔三跨预应力混凝土斜拉桥为例,着重分析中跨合龙后再解除塔梁临时固结与合龙前先解除塔梁临时固结实现主梁纵向飘浮两种方案对桥梁施工阶段与成桥阶段的内力影响。根据现场实际情况采取先飘浮再合龙的优化施工方案。分析表明:优化方案在满足劲性骨架受力要求的情况下对结构永存内力与线形影响很小。该方案对悬臂浇筑的预应力混凝土斜拉桥施工有一定的参考作用。     

三塔斜拉桥的动力特性研究

桥梁结构的动力特性是结构抗风性能和抗震性能研究的基础。以在建的某跨海大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立本桥空间有限元模型。计算分析了不同的索塔形状(双曲海豚塔和主直副曲海豚塔)斜拉桥的动力特性。分析结果表明:两种结构的斜拉桥的振型基本相同,但双曲海豚塔斜拉桥的频率较主直副曲海豚塔斜拉桥的高。     

主梁开闭口形式对斜拉桥动力特性的影响

斜拉桥动力特性分析是抗震和抗风稳定性分析的基础。以主跨538 m的预应力叠合梁双塔双索面半漂浮体系斜拉桥为研究对象,采用大型有限元软件ANSYS,分别对3种主梁形式(全开口π型、分离边箱半开口型、底板封闭型)建立空间有限元模型,对其进行动力特性分析并加以对比。结果表明:分离边箱半开口截面与底板封闭截面2种主梁截面形式下,斜拉桥振动特点相似,故增加底板使主梁形成封闭体系对斜拉桥振动特性影响不大;开口π型截面与后两种截面形式相比,各种振型出现的阶次不完全相同,纵飘频率、扭转频率和索塔侧向弯曲频率较小,对桥梁的地震响应和抗风稳定性不利,竖向弯曲频率和横向弯曲频率较大,对桥梁的地震响应和抗风稳定性有利。     

大跨度组合梁斜拉桥成桥状态参数敏感性分析

为保证大跨度钢-混组合梁斜拉桥成桥后的主梁线形和结构各部位的受力均满足规范要求,以赤壁长江公路大桥为研究对象,考虑几何非线性因素建立有限元模型,对桥梁施工全过程进行仿真模拟.研究了成桥状态的主梁线形、控制截面应力、斜拉索索力对钢主梁的重量和弹性模量、桥面板的重量和弹性模量、拉索的弹性模量及温度误差的敏感程度.研究结果表明:钢主梁重量、桥面板重量、拉索弹性模量及温度误差对成桥状态结构行为的影响显著,而钢主梁弹性模量和桥面板弹性模量误差的影响较小.研究结果可为其施工控制中的误差修正、关键控制量确定等提供依据,也可为类似桥梁工程施工提供参考.     

小西湖矮塔斜拉桥的动力性能分析

以小西湖矮塔斜拉桥为例,通过引入拉索自振频率影响度的概念,分析了拉索的存在对矮塔斜拉桥自振特性的影响,探讨了矮塔斜拉桥的自振特性与相应连续梁桥(或刚构桥)的区别;在分析矮塔斜拉桥地震反应的基础上,通过引入振型贡献率的概念,分析了高阶振型对矮塔斜拉桥动力性能的影响;分析了矮塔斜拉桥的振型耦联效应.最后较全面地总结了单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义.     

混合组合梁斜拉桥施工期材料参数误差分析

斜拉桥施工过程中,由于施工工艺复杂、施工周期较长,材料参数误差不可避免。为明确材料参数误差对施工过程的影响,以澜沧江斜拉桥为依托工程,选取主塔刚度、桥面板自重和主梁弹性模量等材料参数误差为变量,通过有限元分析,研究其对主梁线形、桥面板应力和斜拉索索力的影响。研究结果表明:主塔刚度、桥面板自重对主梁线形的影响较为显著;桥面板自重对桥面板应力的影响较大;主塔刚度对斜拉索索力的影响明显大于主梁弹性模量等参数。因此,施工控制过程中,应将主塔刚度和桥面板自重作为施工控制的重点。     

斜拉桥塔梁同步施工控制技术的研究

塔梁同步施工技术不拘泥过去先主塔后主梁的施工方法,采用塔梁同时施工,在多座斜拉桥中得到了验证。以绥芬河斜拉桥为例,对采用同步施工技术桥梁的成桥线型内力合理性以及经济效益合理性进行了分析;指出在斜拉索张拉过程中,由于主塔尚未完全施工完毕,塔根处的压应力储备较少,为确保施工过程中主塔的安全,在施工控制时必须对主塔两侧的斜拉索索力引起格外的注意,保证主塔两侧索力基本一致。绥芬河斜拉桥得益于塔梁同步施工技术安全顺利地实施了转体,成桥后的线型、内力合理。     

大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响研究

为了研究大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响,以泸州市长江六桥(邻玉)为工程背景,基于车-桥耦合振动分析方法,开展研究并分析得到风-车-桥耦合体系中梁、索、塔等构件刚度对结构抗风性能的影响。研究表明:桥梁的横向风振响应与主梁的横向刚度和桥塔横向刚度密切相关,与拉索刚度基本上无关;桥梁的竖向风振响应与主梁的竖向刚度和拉索刚度密切相关,其中,拉索刚度的影响更为显著。     

四方台斜拉桥在组合地震作用下的反应谱响应分析

结合某斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM4、LINK8单元建立了斜拉桥三维动力计算模型,进行了模态分析;并在此基础上,采取欧洲规范,进行了该斜拉桥在纵、横和竖向三向组合地震作用下的反应谱分析,并给出了主梁和塔的内力、位移地震响应.     

矮塔斜拉桥施工控制研究分析

主要以黄龙带特大桥工程为例,研究了矮塔斜拉桥施工控制理论,对矮塔斜拉桥施工过程中的斜拉索结构、斜拉索施工工艺、索力监控进行了较详细的论述,通过对桥梁的施工质量保证措施确,保了该桥施工安全和顺利合龙,成桥线形和成桥结构内力符合设计要求,达到了桥梁施工控制目的。     

刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应

为了更准确地计算桥梁抖振响应, 以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较. 研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.      

大跨双塔钢箱梁斜拉桥模型计算分析

斜拉桥是一种由索、塔、梁三种基本结构形成的高次超静定组合结构.其中主梁常见的结构形式是钢筋混凝土形式,而采用钢箱梁形式,既有利于减轻自重,又可以通过提前预制缩短施工工期,是目前大跨斜拉桥比较流行的一种结构形式[1,2].但是钢箱梁在预制完毕后,其结构尺寸很难调整,因此该类桥的安装线形标高计算显得尤为重要.基于此种考虑,采用MIDAS/Civil空间有限元软件进行计算分析,通过对比计算成桥索力与设计成桥索力、计算成桥线形与设计成桥线形、索塔偏移等,在此基础上给出了可信的钢箱梁的安装标高计算方法和计算结果.