悬索桥桥塔设计研究

本文阐述大跨径悬索桥混凝土塔，主索鞍座设计和施工的一般方法。     

杭州江东大桥第一座主塔顺利封顶

近日，杭州江东大桥悬索桥21号主塔顺利完成封顶。江东大桥为两座悬索桥双塔双缆面结构，有4座主塔，主塔为腰圆形空心截面，其中21号主塔塔高为95．61m，塔冠高6m，施工过程全部采用现浇施工，在塔身空心段内壁预埋钢板，搭设操作平台。21号主塔封顶将为下一道工序鞍座及两根主缆索的安装奠定基础。     

主缆与鞍座间摩擦抗力评估的混合解析数值法

为保障多塔悬索桥中主塔鞍座的抗滑移安全性，准确评估主缆与鞍座间的摩擦抗力，提出一种适用于鞍座摩擦抗力分析的混合解析数值法。首先，通过分析滑移临界状态下鞍座内索股的受力状态，将主缆与鞍座接触面间摩擦抗力的求解问题逐步分解，最终简化为求解鞍座任意截面处索股与鞍座接触面间压力分布的平面应变问题；其次，沿纵向将鞍座均匀离散化为多个截面，建立相应截面的二维有限元模型，并得出滑移临界状态下各截面处索股与鞍座接触面间的压力分布；采用将各段压力求和再乘以摩擦因数的方式求出主缆与鞍座间的摩擦抗力及其分布，建立适用于主缆与鞍座间摩擦抗力评估的混合解析数值法，并通过模型试验验证其准确性；最后，基于所提出的混合解析数值法对鹦鹉洲长江公路大桥实桥的中主鞍座摩擦抗力进行分析与讨论。研究表明：所提出的混合解析数值法计算结果和试验结果吻合良好，具有计算效率和精度高，评估流程简洁和工程应用便捷等优点，可作为评估主缆与鞍座间摩擦抗力的依据；主缆与鞍座接触面间压力的绝对值和摩擦抗力均呈由上到下、由松边到紧边递增的分布特性；通过设置竖向摩擦板以增加数个竖向摩擦板面，从而有效提高主缆与鞍座间的摩擦抗力，可大幅提高主缆与鞍座间的抗滑移安全性。     

美国金门桥的抗震加固

作为美国象征之一的金门大桥建成后已运行了６０多年，此间先后进行过几次改造，但在经历了１９８９年美国旧金山大地震后，金门大桥管理局决定全面地进行一次抗震加固处理。本次加固，把设置阻器作为一种手段，并进行了一系列的试验研究与分析。加固内容如下，主塔，主塔基础，主缆鞍座，风阀，钢桥面板。     

悬索桥主鞍座的几何位移特征及与总体布置的关系

悬索桥鞍座支承主缆，有其独特的几何及位移特征。鞍座的设置及鞍座的几何位移关系是设计初期纳入悬索桥总体布置考虑的因素之一。针对主鞍座对上述设计问题进行了分析和介绍。     

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥缆索线形计算方法

以南京江心洲大桥为工程背景,基于Ohtsuki博士提出的空间缆索线形计算方法,对空间缆索自锚式悬索桥的主缆线形计算方法进行研究,推导空间主缆线形的迭代算法;针对自锚式悬索桥的受力特点,在缆索初始、精细平衡状态分析的基础上,增加修正平衡状态分析来考虑由于主梁和主塔压缩引起的主缆线形及内力变化;根据几何相容及力的平衡条件,确定索夹的安装位置,并给出空缆状态下主鞍座、吊索横梁的预偏量以及主鞍座的预抬量等控制参数.计算结果表明:自锚式悬索桥体系转换过程中缆索的几何非线性效应显著,体现在空缆到成桥状态主缆有较大位移,主缆与主鞍座空间切点位置也会有较大的变化.     

抗弯刚度对主缆线形的影响

随着悬索桥跨径的不断增加,主缆截面也越来越大,主缆的抗弯刚度对主缆的线形将产生一定的影响,通过建立考虑抗弯刚度的主缆线形计算公式,提出主缆与鞍座切点的修正方法。建立不同边界条件和有、无鞍座的主缆有限元计算模型,分析抗弯刚度对主缆线形的影响。结果表明:抗弯刚度对主缆的线形影响较大;抗弯刚度越大,主缆与鞍座的切点越靠近鞍座顶部;当跨中垂度不变时,随着抗弯刚度的增大,抗弯刚度对主缆线形影响的最大位置由鞍座处向跨中移动;当垂度变化时,随着主缆水平张力的增大,抗弯刚度对主缆线形影响的最大位置由跨中向鞍座处移动;考虑鞍座时会减小抗弯刚度对主缆线形的影响。     

悬索桥主缆与鞍座抗滑移安全系数的确定方法

为准确评估主缆与鞍座间的抗滑移安全性,确保多塔悬索桥结构受力安全,对主缆与鞍座间的摩擦抗力特性进行了研究。通过分析索股间微元体的应力-应变关系,建立侧向压力和索股拉力间的微分方程,推导了主缆索股和鞍座侧壁接触面间的侧向压力表达式,并据此建立了主缆与鞍座间的摩擦抗力方程,提出了悬索桥主缆与鞍座之间的抗滑移安全系数确定方法。通过模型试验结果对摩擦抗力方程进行了验证,并对主缆与鞍座抗滑移安全系数的确定方法以及鞍座设计参数对于抗滑移安全系数的影响进行了探讨。结果表明:所提出的摩擦抗力方程能够准确确定鞍槽内设置和不设置竖向摩擦板2种典型情况下主缆与鞍座间的实际摩擦抗力;现有的抗滑移安全系数定义方法物理含义模糊,计算值偏于保守,无法计入鞍座参数优化对提高抗滑移安全性的影响,可能对多塔悬索桥的结构设计造成困扰;所提出的抗滑移安全系数表达式,物理意义明确,便于工程应用,可以作为确定抗滑移安全系数的依据;主缆与鞍槽接触面间的摩擦因数和鞍座结构设计参数是主缆与鞍座间摩擦抗力的重要影响因素,改善鞍座设计参数和设置竖向摩擦板是提高主缆与鞍座抗滑移安全性的有效途径。     

矮塔斜拉桥钢绞线拉索鞍座的发展和应用

钢绞线斜拉索鞍座是矮塔斜拉桥的重要组成构件,介绍矮塔斜拉桥钢绞线拉索索鞍的发展过程,为适应斜拉索钢绞线单根可换的发展趋势,提出了菱形分丝管式鞍座的技术,并介绍了它的优点和使用方式。最后介绍菱形分丝管鞍座在苏州南津桥中的工程应用,供桥梁设计和施工人员参考。     

矮塔斜拉桥索鞍节段模型试验研究

该文介绍了一座采用改进的分丝管索鞍结构的预应力矮塔斜拉桥主塔鞍座节段模型试验.建立有限元模型进行实体分析,将实际索力按空间抛物面形式的面压力施加在各个对应孔道上,分析了索鞍下混凝土应力分布特点及分丝管受力特点,可为类似索鞍节段模型试验研究提供参考.     

单塔空间索自锚式悬索天桥设计与施工控制

桐柏停车区天桥采用(18+38+66+18)m四跨单塔自锚式悬索桥方案。桥塔为钢筋混凝土拱形,加劲梁采用钢筋混凝土肋板式结构,主缆采用预制平行丝股,吊索采用空间布置,鞍座采用铸焊结构。采用MIDAS Civil程序建立有限元模型,进行成桥结构分析,结果表明该桥结构刚度满足规范要求。该桥采用先梁后缆法施工,采用倒拆法进行施工计算,在施工过程模拟计算后得到吊索下料长度。吊索分5次张拉到位完成结构体系转换,以吊索无应力长度为控制指标,控制吊索张拉力和加劲梁变形。监控结果表明,该桥成桥线形较好,主缆和吊索受力均匀。     

武汉阳逻长江公路大桥北主索鞍吊装

介绍武汉阳逻长江公路大桥北主索鞍采用架桥机主梁和起重台车等组成的安装吊架进行吊装施工的情况。该吊架受力稳定、易于操作、节约时间，为主索鞍吊装施工提供了参考方案；吊架的使用同时改善了塔顶门架在悬索桥上部结构安装施工中的受力条件，有利于塔顶门架的方案比选。     

悬索桥新型复合索鞍设计

虎跳峡金沙江大桥为主跨766 m的独塔地锚式悬索桥。由于取消了香格里拉岸的桥塔,中跨主缆仅通过索鞍支承、转向及散索后锚于锚碇,该索鞍不仅需具备主索鞍的支承功能,还需具备散索和纵向活动功能,其功能及受力要求均较高。结合该桥建设条件,提出一种主要由鞍体、辊子组、承板、格栅等构成的新型复合索鞍,其中,鞍体承担支索、转索和散索的作用;辊子组连接于鞍体与支墩之间,当中跨主缆缆力发生变化时,辊子发生滚动;承板布置在辊子组的顶面和底面,与辊子组接触;格栅预埋在支墩顶面,将索鞍传递的竖向荷载均匀分布到混凝土中。经有限元和试验验证,新型复合索鞍鞍体最大等效应力为151.8 MPa,辊子与承板之间的最大接触应力为578 MPa,受力满足设计要求。     

广州珠江黄埔大桥悬索桥主索鞍吊装施工技术

广州珠江黄埔大桥为主跨1108 m的悬索桥,其主索鞍系统总重量都在140 t以上。主要介绍珠江黄埔大桥悬索桥主索鞍吊装施工,同时介绍了塔顶门架的吊装系统设计、加工情况。     

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。     

泸州泰安长江大桥静动载试验研究

对主跨543m跨径的独塔双索面斜拉桥——泸州泰安长江大桥实施静力荷载试验,测试并分析静载工况下的主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁与主塔的截面应力。结果表明,桥跨结构受力合理,具有良好的刚度与强度。在动载试验中,测试桥跨结构的自振特性,并进行了行车激振试验,分析桥跨结构在行车下的冲击作用,结果表明,动力特性良好。     

应用落锤冲击波形评估假人伤害（续1）

建立了落锤试验的CAE模型,并通过不同气囊参数的落锤试验结果进行了模型的验证。基于落锤CAE模型的结果和系统模型中假人伤害的结果分析了落锤试验中的落锤加速度与系统试验中假人伤害的关系,通过数据分析得到落锤加速度与对应系统的假人头部伤害之间存在明显的线性相关性,从而验证了应用落锤进行假人伤害评估的可行性,为系统试验前初步评估不同气囊对假人伤害的影响提供了一个有效的方法。     

基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟

提出了大跨斜拉桥索塔有限元模型的阶次误差、结构误差和参数误差的分层次修正方法。根据润扬斜拉桥索塔的设计图纸,在索塔有限元模型的阶次误差分析和结构误差分析基础上,确定了索塔单元划分的数目和梁柱节点刚域的计算参数。在此基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合索塔动力特性的测试结果对索塔的初始有限元模型进行了动力修正。模型修正与验证结果表明,索塔模型参数的修正必须考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束。修正后的润扬斜拉桥索塔模型能全面、正确地反映索塔结构的动力特性,可作为索塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

自锚式悬索桥钢塔塔吊附墙设计与局部受力分析

济南凤凰路黄河大桥为70m+168m+428m+428m+168m+70m的三塔自锚式空间缆悬索桥,主塔结构设计为A形塔,包括2个边塔和1个中塔。中塔高126m,塔柱结构形式分为结合段与钢结构段,结合段采用钢混组合结构,受拉区拉应力由钢束承担。中塔采用2 800t·m塔吊吊装施工,塔吊基础预埋至中塔承台;边塔安装250t·m塔吊用以辅助吊装作业,边塔塔吊基础牛腿与钢塔焊接;塔吊与主塔均设置2道附墙。采用MIDAS FEA软件建立钢塔板单元有限元模型,对附墙杆件及钢塔局部受力进行分析。结果表明,各部位受力均满足规范要求。     

异形截面斜拉桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究

通过对哈尔滨绕城高速公路四方台松花江大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验,研究了主塔预应力束的施工工艺,进行了索塔模型在环向预应力束及拉索作用下的应力和变形分析,确定了索塔锚固区的抗裂安全系数并对模型进行了计算机仿真分析;由其结果与试验实测值的比较,得到了一些有益的结论。研究的部分成果已应用于实桥结构,对主塔结构的优化设计起到了一定的指导作用。