大跨悬索桥主缆系统施工控制计算方法研究

悬索桥的施工控制不同于其他桥梁结构形式,主缆一经架设完成很难进行后期线形调整,精确计算主缆系统的施工控制参数尤为关键。针对已有计算方法存在的不足之处,基于悬索桥在恒载作用下的力学特点,提出一种主缆施工控制计算的解析迭代法,该法根据受力平衡条件和变形相容条件建立迭代方程,自动计入了柔索结构的所有非线性,可精确计算恒载状态下成桥线形、主缆无应力长度、空缆线形、主索鞍预偏移量等。四渡河大桥的实例应用表明该法具有较高精度。     

悬索桥主缆线形的实用计算方法

根据解析迭代法的原理,结合悬索桥在恒载作用下的受力特点,整理出悬索桥主缆成桥线形计算、主缆索长在鞍座处的修正计算、无应力索长计算、鞍座顶推预偏量计算、空缆状态索夹安装位置计算的实用方法。在镇山大桥的应用表明,这些计算方法是简单有效的。     

悬索桥施工控制分析与恒载初内力分析的解析迭代法

针对悬索桥施工过程中为几何可变体系和成桥后恒载全部由主索承担的力学特点，从自由悬索的解析出发，基于主索的平衡和连续性条件，提出了一种适合于电算的求解主索张力和索形的高精度近似值的迭代方法。     

自锚式悬索桥缆索线形的解析法计算

以浙江江山北关大桥为工程背景,推导了自锚式悬索桥主缆线形的解析计算方法,通过该计算方法来确定主缆在恒载作用下的几何特征值和内力值,所述的原理和方法对自锚式悬索桥主缆线形的解析计算具有普遍的指导意义.     

悬索桥恒载结构几何形状及内力的精细计算

抛弃了传统方法中广泛使用的悬索桥结构恒载在水平方向均匀分布且全由主缆承担的假６调，通过分两个阶段用几何非线性有限元方法模拟整个架调过程，多次迭代得到了恒载结构的真实几何形状及内力。算例表明，恒载产生的加劲梁弯矩不可忽略，恒载主缆线形和抛物线之间有较大差别。     

空间索面自锚式悬索桥主索鞍计算方法

空间索面悬索桥主索鞍的承缆槽立面及平面线形应与全部恒载条件下的主缆线形相吻合,既有平曲线又有竖曲线使得整体式肋传力结构的索鞍处于复杂的三向空间受力状态,运用有限元程序对天津富民桥主索鞍进行有限元分析复核计算,提出一些索鞍计算的方法。     

五峰山长江大桥上部结构施工控制技术

五峰山长江大桥主桥为主跨1092 m的钢桁梁公铁两用悬索桥,加劲梁采用板桁结合钢桁梁,主缆采用预制平行高强钢丝索股结构,直径1.3 m。边跨加劲梁采用支架顶推法施工,中跨加劲梁采用缆载吊机由跨中向两侧对称架设,并在中跨侧靠近桥塔位置处合龙;主缆采用平行钢丝索股法架设。主缆制造时,采用无应力长度法计算各索股的无应力下料长度,并在主缆锚固区每处预留长度为±26 cm的垫板空间;主缆架设时,采用4根索股作为基准索股进行架设线形控制,并将主缆长度误差控制在-18~30 cm,均在误差控制范围内;加劲梁施工时,通过分析各因素对加劲梁线形的影响规律,提出控制二期恒载的措施;加劲梁合龙时,采取中跨钢梁不动、起顶边跨钢梁的合龙控制措施;在加劲梁合龙后加载二期恒载。加劲梁合龙后标高误差为-5^+63 mm,线形控制较好。     

2000 m级超大跨度悬索桥主缆架设影响参数研究

为研究地球曲率、温度、主缆弹性模量以及加劲梁恒载误差对2 000 m级超大跨度悬索桥主缆成桥线形的影响,以主跨2 180 m的广州狮子洋大桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥有限元模型,基于单一变量法对上述参数的影响性进行分析。结果表明：地球曲率对超大跨度悬索桥的主缆成桥线形影响较大,可通过在索股制造时对分跨标记点进行修正以避免该因素的影响;主缆成桥线形对温度变化极其敏感,建议增加温度测试断面数量以得到更为精确的温度场分布,据此对主缆成桥线形进行修正;主缆弹性模量影响索股的无应力长度,进而影响主缆成桥线形,需增加钢丝弹性模量的测试精度及抽样比例,得到符合实际主缆弹性模量的检测值,据此修正主缆成桥线形;加劲梁恒载误差对主缆成桥线形的影响很大,主缆架设前需要对钢梁进行称重并测试铺装材料的容重,根据实际重量重新计算主缆成桥线形,并且在铺装层施工时精确控制铺装层厚度。     

柔性悬索桥主缆空缆线形分析及索夹安装位置确定

从成桥和空缆两种状态对柔性人行悬索桥主缆线形进行分析,采用解析方法计算主缆无应力长度,根据吊杆间缆索无应力长度确定索夹位置,并以空缆和成桥状态下索夹坐标进行验证。实际桥梁空缆和成桥状态测量结果显示索夹位置满足设计要求。     

悬索桥理想恒载状态的计算方法研究

悬索桥施工前,必须精确确定主缆和吊索等的无应力长度,而这些参数都需要通过理想恒载状态的求解来得到.为了克服已有方法的不足之处,首先完善了悬索桥的有限元模拟,包括基于悬索精确解析解的、可考虑节间荷载的索单元,能方便模拟各种鞍座及其顶推的鞍座-索单元,采用CR列式梁单元等.然后提出了将有限元法与数值解析法有机地结合起来的理想恒载状态求解方法.通过对润扬大桥的分析表明,本方法是精确而有效的,可用于悬索桥施工过程的精确分析和施工方案的优化.     

南宁市良庆大桥主缆线形确定分析

主缆线形对全桥的几何形状和受力具有决定性影响,精确计算其空缆线形和索股下料长度是确保悬索桥上部结构施工成功的关键。文中以南宁市良庆大桥为工程背景,对其主缆线形求解确定方法进行研究,应用基于解析迭代法编制的计算程序建立南宁市良庆大桥主缆线形计算分析模型,求解得到了主缆成桥线形、各索股的无应力下料长度、主缆空缆线形、索鞍预偏量和散索鞍预转角等控制参数,为良庆大桥设计和施工控制提供技术保障。     

空间索面自锚式吊桥索股下料长度求解方法

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型.考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度得到各索股的真实索长.算例表明恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小,同一索股内钢丝长度差值最大为6.75cm.结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量.     

三塔悬索桥中塔适宜刚度数值解析算法

为实现三塔悬索桥在设计阶段中塔适宜刚度的精细化计算，提出一种数值解析算法。基于悬链线理论及索塔变形协调关系建立主缆迭代方程组，基于力学平衡条件建立加劲梁平衡方程组，基于主缆吊点与加劲梁吊点间变形后几何关系建立吊索变形协调方程组，根据吊索力与吊索倾斜角闭合条件为收敛准则，建立联合迭代计算方程组。最后，基于最不利活载作用下中塔索鞍抗滑性及加劲梁挠跨比规范要求分别迭代求解中塔刚度上下限值，并对主跨跨度、矢跨比及恒活载比对于中塔适宜刚度限值的影响进行对比分析。将所提算法与有限元法进行比较分析，结果表明：当主跨垂跨比为1/9时，中塔刚度上限计算值与有限元计算值分别为31.5、29.4 kN·mm^-1,计算值相对误差为7.1%;中塔刚度下限计算值与有限元计算值分别为6.5、6.7 kN·mm^-1,计算值相对误差为-3.0%,有限元模型中塔刚度计算限值较所提算法计算值偏保守。中塔适宜刚度上限值随着跨度增加而增加，而下限值随着跨度增加而降低；在合理的相同恒活载比条件下，中塔刚度上限值随着主跨矢跨比减小而增加，下限值变化幅度相对较小；设计阶段应选择适宜的主跨矢...     

悬索桥主缆索夹位置计算及放样

介绍了悬索桥在空载和恒载状态下，主缆索长计算与检核、索夹定位计算以及测量放样的方法。     

秀山大桥主桥钢箱梁施工过程计算分析

秀山大桥主桥为主跨926m的双塔钢箱梁地锚式悬索桥,采用三跨连续弹性支承体系。为了提高钢箱梁吊装过程的结构计算精度,采用MIDAS Civil软件建立全桥施工过程有限元模型,对成桥恒载目标、主缆与加劲梁线形、无索区体系转换及合龙过程中的计算精度影响因素进行分析。结果表明:该桥加劲梁的整体刚度和恒载分配需分阶段形成;采用主缆-索鞍的接触模拟方法计算主缆线形,能有效消除索鞍附近区域主缆线形的计算误差;根据临时连接件的实际开口边界状态模拟加劲梁的铰接状态,可得到较为准确的加劲梁线形;在体系转换及合龙阶段,根据预抬量、预偏量、合龙口位移差等指标对加劲梁的内力和线形进行精确控制,最终使成桥达到预定理想状态。     

空间索面自锚式吊桥索股下料长度求解方法及敏感性分析

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之问的真实空间模型,考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度得到各索股的真实索长。算例表明恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小;同一索股内钢丝长度差值最大为6．75cm。结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量。     

有限元程序对索单元的模拟计算方法探讨

讨论了目前有限元软件对索单元模拟计算的考虑垂度的Ernst公式刚度折减和考虑初应力效应的几何刚度方法,并给出了精确描述索单元力学行为的解析方法。根据目前桥梁工程中主缆和斜拉索常用的力学和尺寸参数进行计算,分析两种模拟计算方法与解析解之间的误差,最后总结了悬索桥和斜拉桥计算时对主缆和斜拉索应采用的合理的模拟计算方法。     

自锚式悬索桥主缆成桥线形及空缆线形计算

介绍了基于分段悬链线法和抛物线法的自锚式悬索桥主缆成桥线形及空缆线形计算的原理和方法。成桥线形计算内容主要包括主缆理论成桥线形计算、主缆无应力索长计算、主缆与主索鞍切点计算及主索鞍位置计算。空缆线形计算内容主要包括索鞍偏移量计算、空缆理论线形计算及索夹安装位置计算。同时结合工程实例对比分析了抛物线法和分段悬链线法求解主缆成桥线形和空缆线形的误差影响。     

自锚式悬索桥空间缆索分析与计算

对空间索面自锚式悬索桥主缆的受力特点进行理论分析。以天津富民海河大桥为例,验证了分析方法与计算方法的可靠性。采用空间模型,通过两个计算步骤对空间缆索悬索桥成桥状态和空缆状态主缆线形进行分析,首先是简化的索体系分析,得出主缆的初始几何形状和主缆水平张力;然后再进行精确分析,利用简化计算得出的结果进行迭代计算,直至收敛。通过缆索受力计算和分析,为今后设计、修建自锚式悬索桥提供一定的计算和分析方法。     

斜拉索辅助人行悬索桥总体设计

宁德市人行悬索桥计算跨径为311.5 m,采用斜拉索辅助桥面主缆受力结构体系。斜拉索主塔纵桥向间距191 m,横桥向采用外圆内方造型。桥面系通过纵向主缆与纵、横梁联合受力,纵、横梁固定在主缆上。人行道板采用防腐木板。桥梁施工顺序为锚碇及主塔基础及塔身、主缆、纵横梁、风缆、桥面防腐木及栏杆,然后斜拉索施工。考虑施工过程,采用桥梁专用有限元软件Midas/Civil 2019,构建了全桥计算分析模型。计算结果表明:桥梁结构整体刚度大,各构件受力合理,应力与活载下变形均满足相关规范规程要求。