地锚式单跨独斜塔斜拉桥研究——部分2:参数分析

利用第一部分研究中的力学模型,对地锚式单跨独斜塔斜拉桥进行参数分析。选取地锚箱位置、主塔倾斜角、主塔高度、主梁和主塔自身刚度5种关键参数,研究它们对结构受力的影响。同时,采用有限元方法进行对比,方程求解值与有限元计算结果吻合良好。研究表明:地锚索水平倾角的取值范围宜为39°~54°;主塔向地锚侧倾斜5°对主梁受力最有利;主塔和主梁的高跨比为0.6较为合理。增大主梁尤其是主塔自身刚度对改善结构受力作用不大,调整地锚箱位置等关键参数更为有效。     

部分斜拉桥的概念设计

介绍部分斜拉桥的概念、结构特性及优点,通过对国内外19座已建部分斜拉桥结构参数的统计分析,总结出结构参数的设计取值范围,通过推导斜拉索弹簧刚度和主梁刚度间的关系,揭示出部分斜拉桥的受力机理,同时对部分斜拉桥应进一步研究的问题进行了阐述。     

大跨钢箱梁斜拉桥参数敏感性分析

为提高大跨钢箱梁斜拉桥的施工控制精度,以某大跨斜拉桥为研究对象建立有限元模型,分析拉索弹性模量、主梁弹性模量、主梁体积重量、桥塔刚度等主要结构参数变化对结构响应的影响,以成桥线形、拉索索力、主梁应力、索塔应力、桥塔偏位为控制目标进行结构参数敏感性分析。结果表明,拉索弹性模量对成桥主梁线形、拉索索力影响较大,为敏感性参数;主梁线形、拉索索力、桥塔偏位对结构参数的变化较敏感;中跨主梁线形比边跨主梁线形对参数变化更敏感;主梁应力对拉索弹性模量减小较敏感;桥塔应力对主梁体积重量减少较敏感。     

基于响应面法的大跨径斜拉桥静力参数敏感性分析

为了研究各设计参数对大跨度斜拉桥结构响应的影响程度,采用响应面法(RSM)构建结构响应与设计参数之间的显式响应方程,对大跨度斜拉桥进行参数敏感性分析。以某大跨径斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序建立有限元模型,模型中考虑了拉索弹模、拉索索力、主梁刚度、主梁体积重量、桥塔刚度及桥塔体积重量6个主要设计参数,通过显式响应方程求解各设计参数对结构响应的敏感因子,掌握大跨度斜拉桥结构内力、变形及拉索索力随着设计参数改变的变化趋势。并首次提出根据敏感百分比的大小将结构设计参数分为4个重要性等级,定量区分各设计参数对结构响应的影响程度。结果表明:同一设计参数对不同结构响应的影响程度是不一致的,不能笼统的认为某一设计参数是否重要,采用响应面法对大跨径斜拉桥进行参数敏感性分析切实可行。     

某矮塔斜拉桥的优化设计

通过对索塔高度、索塔刚度、主梁高度以及主梁结构形式等进行比较分析,对矮塔斜拉桥进行了优化设计,并对《公路斜拉桥设计细则》中对矮塔斜拉桥的界定问题进行了讨论,最后展望了其发展前景.     

V字形矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析研究

V字形矮塔斜拉桥是一种独特新颖的桥型结构，为了探明该桥结构参数变化对成桥状态的影响，获取参数的敏感性规律，以G310南水北调V字形矮塔斜拉大桥为背景，采用Midas/Civil有限元软件建立全桥有限元杆系模型，引入结构参数的敏感因子理论，总结出敏感性划分尺度，对该桥相关结构参数进行定量的敏感性分析，研究主梁自重、主梁刚度、主塔刚度、拉索刚度、索塔温差以及拉索初张力等结构参数对成桥状态下的桥梁线形、主塔内力和成桥索力的敏感程度。结果表明：拉索初张拉力对成桥状态下所有控制目标影响较大，为成桥状态的敏感参数；索塔温差对主塔内力与线形影响较大，为成桥状态的次敏感参数；主梁容重与主梁刚度对主梁线形与成桥索力影响较大，为成桥状态的次敏感性参数；而主塔刚度与拉索刚度对成桥状态影响较小，为非敏感参数。研究结果可为同类型矮塔斜拉桥施工控制提供参考。     

PC斜拉桥体系刚度退化及UHPC加固主梁性能提升研究

为了研究PC斜拉桥主梁受损后体系刚度退化规律及超高性能混凝土(UHPC)加固主梁后体系刚度提升性能,以一座跨径220 m的PC斜拉桥为研究背景,开展PC斜拉桥节段缩尺模型试验,并对破坏后主梁进行裂缝灌浆处置,对比分析原主梁与灌浆主梁结构体系在相同加载工况下的刚度退化规律;基于数值分析方法,探讨PC主梁损伤后处于不同刚度折损情况下,采用不同厚度UHPC材料加固PC主梁对体系刚度的提升性能.结果 表明:斜拉桥体系的刚度下降较梁截面刚度下降迟缓;主梁裂缝灌浆处置后对结构体系刚度提升明显,但很难恢复至未受损之前;随着主梁受损程度的增加,原主梁及灌浆主梁PC斜拉桥体系刚度越来越接近.数值分析结果表明:PC斜拉桥体系的刚度下降较梁截面刚度下降迟缓,这与试验结果相同.同时体系刚度的提升并不随UHPC加固层厚度的增加而线性增加,为使主梁受损破坏后的斜拉桥体系刚度恢复至未受损时,在对主梁进行灌缝封闭处置后,还需采用在受拉侧加固2.660 cm厚UHPC层.     

三塔斜拉桥结构刚度参数敏感性研究

针对三塔斜拉桥在活载作用下的结构刚度问题,以5种跨径三塔斜拉桥为分析对象,通过改变主梁、斜拉索、索塔等主要构件刚度值,计算结构在活载作用下的结构刚度差异,研究了三塔斜拉桥竖向刚度及边塔、中塔纵向变位刚度的影响。研究结果表明:增加索塔刚度尤其是中塔刚度对提高大跨径三塔斜拉桥的结构刚度更经济有效,而对于小跨径的三塔斜拉桥来说,则可通过改变主梁或斜拉索的刚度来实现。斜拉索的刚度对边塔纵向变位刚度的影响较为明显,主梁次之。中塔刚度对中塔纵向变位刚度的影响较为明显,而边中塔刚度同时增加与仅增加中刚度的影响效应相差不到5%。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

人行钢箱梁斜拉桥换索控制理论及参数影响分析

随着斜拉桥的数量日趋增多,相应的问题也日益严重,在斜拉桥使用寿命增长的同时,也面临着斜拉索更换的问题。目前国内外对人行斜拉桥换索施工控制的研究相对较少,该文依托哈尔滨市一机路彩虹桥换索工程,重点对人行钢箱斜拉桥换索影响因素进行了研究分析,对彩虹桥建立模型,分析温度变化、主梁刚度变化、拉索刚度变化、主梁自重变化、斜拉索张拉力变化等不同施工参数对结构受力的影响,结果表明:斜拉索张拉力的影响最为明显,温度影响较小,但每一施工参数的影响均应考虑。     

绥芬河独塔单索面斜拉桥静载试验分析

该文对采用水平转体施工重量达14 000 t的绥芬河独塔单索面斜拉桥静载试验过程进行了阐述。重点介绍了在静载试验中,对各工况下主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁的截面应力进行的测试,并介绍了利用桥梁博士软件建立斜拉桥模型,计算出的各工况下的理论值。文章通过实测值与理论值对比分析表明:结构在试验荷载作用下处于弹性受力状态,主梁、主塔的强度、刚度性能良好,受力状况合理;斜拉索受力合理,疲劳影响小;桥跨结构的偏载效应不明显,横向刚度大;桥跨结构能够满足设计要求。同时还可以看出,该种类型桥梁应用平面程序进行分析计算时,要根据空间分析结果对翼板部分参与工作截面进行适当折减。     

S32高速公路上海段跨大蒸港矮塔斜拉桥设计

S32申嘉湖高速公路上海段跨越大蒸港处主桥为矮塔斜拉桥,主跨165 m。该桥设计为塔梁固结、墩梁分离的结构型式。斜拉索为单索面,主梁为预应力混凝土单箱五室,主塔为钢-混组合结构,桥梁全宽34 m。拉索为平行钢丝斜拉索、冷铸锚,主塔锚固区采用钢锚箱的锚固方式。主桥位于曲线半径R=3 000 m的平曲线范围内,对主塔的设计提出了新的挑战     

独塔单索面预应力混凝土斜拉桥静载试验

为了评定某独塔单索面预应力混凝土斜拉桥结构的受力性能与工作状态,以成桥静载试验结果为依据,通过对静载试验相关工况下控制截面的斜拉索索力增量、桥塔塔顶偏位、主梁挠度和截面应力等重要试验数据的详细分析,结合理论计算结果来研究不同静载试验工况下该斜拉桥的索力变化规律、塔顶偏位、结构强度和刚度等特性.分析结果表明,静力荷载作用下该桥索力、塔顶偏位、应力和挠度均能满足规范要求,该桥承载能力满足设计要求.     

宽墩窄塔独塔斜拉桥塔梁墩结合段设计与受力分析

为了解决柱式塔斜拉桥在塔柱横向尺寸受限情况下的塔梁墩结合段设计难题,以沪武高速公路罗埠河大桥为依托,通过理论分析和数值模拟的方法,对一种宽墩窄塔的塔梁墩结合段构造设计与受力性能进行研究。研究了宽墩窄塔的柱式塔与主梁结合段的合理构造及相应设计方法,并对这种新型构造进行了受力分析。结果表明,通过在结合段内设置合理的连接横梁和过渡构造,宽墩窄塔结合段可形成合理的构造形式,满足局部传力的要求;通过纵桥向设置刚度过渡段,增加主梁高度,配合横向弧形过渡结构,提高主梁和宽墩之间的刚度连接,使得主梁的内力可以直接传递至宽墩,降低对窄塔的影响;研究提出的宽墩窄塔塔梁墩结合段的传力可靠,应力传递平顺,应力状态均处于合理范围。形成的宽墩窄塔结合段构造形式及其设计方法可为类似在塔柱横桥向尺寸受限情况下的结合段设计提供参考。     

A15大蒸港矮塔斜拉桥的设计及关键技术

不同于一般的矮塔斜拉桥,大蒸港矮塔斜拉桥的主梁为曲梁预应力混凝土宽箱结构,主塔为倾斜的钢混结合结构。该文介绍了其总体设计,并针对该桥的特点,采用自适应控制法,通过对主梁和主塔的线形和内力的监测对该桥进行施工控制。研究了宽主梁在施工过程中各节段截面应力和挠度的横向分布情况,以及各斜拉索索力在整个施工过程中的变化规律情况和主塔在施工过程中应力和变形情况。     

宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工

该文介绍了一座宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工。该桥是苏扬公路2号桥,位于鄂尔多斯市铁西三期开发片区内。桥梁总长180 m,宽度50 m,为一座异形独斜塔组合梁特殊斜拉桥,跨径组合为边跨60 m,主跨120 m,塔、墩、梁固结体系,主跨和边跨各设10对双索面空间扇形斜拉索。钢主塔轴线于主塔轴线与半主梁高度相交位置向边跨倾斜15°,为曲线组合成的门拱形的结构,主塔顶位置布置一直径8 m的圆形镂空部位。主塔空间结构强烈,造型美观独特,结构受力比较复杂,是全桥结构设计的重中之重。     

大跨径斜拉桥主梁选型及分析

首先基于积分法推导得到了斜拉桥各部件的造价和主梁应力计算公式，其次对比分析了5种不同主梁类型的斜拉桥技术及经济性，最后以传统组合梁斜拉桥为例进行参数分析。结果表明：采用UHPC材料代替传统的混凝土能极大地提高组合梁斜拉桥的极限跨径；主跨在300~750 m的斜拉桥主梁选用传统组合梁经济性最优，主跨在750~1 200 m时主梁选用钢箱梁经济性最优；斜拉桥的平方米造价指标随着桥宽的增加而相应减少；但对桥面以上塔高与跨径比的变化不敏感，经济合理的边中跨比和桥面以上塔高与跨径比分别在0.5和0.3左右。     

某斜塔斜拉-梁拱组合桥设计

随着桥梁建造技术的日益成熟,人们对桥梁美观的追求也越来越高.介绍了某斜塔斜拉-梁拱组合桥的设计,该桥上部结构采用55 m+35 m+85 m斜塔斜拉-梁拱组合,全长175 m.结构采用双斜塔双索面混凝土梁拱组合结构,塔、梁、拱固结.主塔采用67°斜角钢筋混凝土斜塔,共设7对斜拉索,采用双索面扇形布置,主梁采用2.5 m...     

某145m矮塔斜拉桥的优化设计

通过对索塔高度、索塔刚度、主梁高度以及主梁结构形式等进行比较分析,对矮塔斜拉桥进行了优化设计,并对《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01-2007)中对矮塔斜拉桥的界定问题进行了讨论,最后展望了其发展前景。     

塔梁固结体系斜拉桥下横梁预加力效应研究

塔梁固结体系斜拉桥结构刚度大,但斜拉桥桥塔巨大刚度对于桥塔下横梁内预应力钢筋的张拉将产生不利影响,导致下横梁内预应力储备不足,对结构后期受力很不利。运用有限元分析方法,对桥塔下横梁预应力张拉效果进行了对比分析研究,说明桥塔刚度对下横梁预应力施加效果的影响程度,并提出了若干改进下横梁内预应力钢筋张拉效果的的方法,以供类似桥梁设计和施工时参考。