悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发

按悬索桥的实际情况将主缆简化为受沿弧长均布荷载和吊点的集中荷载，主缆在吊索之间的线形为悬链线，在吊点处的线形则根据力学平衡条件和变形相容条件加以确定，因此悬索桥的主缆线形为分段悬链线。据此理论建立了一套悬索桥主缆成桥线形和施工过程计算的精确方法，并开发了真正的Win32软件Sgkz2000,笔者对其计算原理、方法和软件开发情况加以介绍。     

自锚式悬索桥主缆线形计算方法

以长沙市三汉矶湘江大桥为工程背景，对自锚式悬索桥的主缆线形及无应力长度的计算方法进行了研究，推导出两种基于不同假定下的主缆线形及无应力索长的计算方法：假定主缆自重沿跨径均布的抛物线法和假定主缆自重沿弧长均布的分段悬链线法。结果发现：抛物线法比较简单，但计算结果比较粗略；分段悬链线法考虑因素比较全面，计算相对复杂，但结果比较精确；对于空缆线形竖向坐标值两种方法的误差为0．739％，无应力索长计算两种方法的误差仅为0．31％。结果表明：抛物线法和分段悬链线法均可应用于自锚式悬索桥的主缆线形计算。     

自锚式悬索桥主缆成桥线形分析的等代梁法

主缆是自锚式悬索桥结构中的主要承重构件,主缆的成桥线形是进行结构设计、计算和指导施工的关键控制因素,建立符合实际情况的主缆成桥线形计算方法十分必要。采用等代梁法,根据力学平衡和变形相容条件,推导出了假设荷载沿跨径均布的抛物线法和假设荷载沿弧线均布的悬链线法的主缆成桥线形的解析表达式,并采用逐次逼近法计算出悬链线法主缆内力水平分量和成桥线形,同时建立非线性有限元分析模型并通过迭代计算确定主缆线形的数值解并与该方法进行对比分析,结果表明,该方法简单易行,精确度高,能满足工程需要。     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响,在悬索桥空缆架设施工中,温度不仅改变主缆索股的长度,而且将引起主塔的偏位,这些都将导致主缆线形的改变.文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上,提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计,并以实例加以说明,可供桥梁施工技术人员参考.     

悬索桥空间主缆恒载线形分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆找形计算方法.确定悬索桥成桥状态线形主要是确定主缆的线形.给定悬索桥成桥时受力的性能指标,就能计算悬索桥成桥吊索内力,由吊索内力能够迭代形成主缆几何形状.将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,倾斜吊杆的影响.引入牛顿迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程.研究结果表明:精度完全能满足工程计算要求.     

非均匀变温场中主缆初始位形的迭代计算

利用解析法推导了变温度场中悬索桥空缆线形的悬链线线形公式;建立了两种已知设计条件时悬索桥空缆线形的迭代方法;根据主缆的温度变化方程导出了温度变化时无应力索长计算公式。计算结果表明:在非设计温度下,主缆的位形及其内力值均与设计理论值有较大误差,因此在悬索桥的结构分析中必须考虑温度变化的影响。     

悬索桥索股架设全过程的非线性精确分析

为精确分析悬索桥主缆的成缆过程,基于悬索桥多跨悬链线空缆线形计算原理,分析了主缆索股架设过程中塔的受力与索股线形的变化规律.将索塔对主索鞍的作用等效成非线性弹簧,其刚度计入索塔的梁柱效应,导出了索塔的非线性抗推刚度和塔底截面弯矩的计算公式;根据悬索桥主缆索股架设方法,以空缆状态为基础,计算并分析了一座主跨1280 m的悬索桥索股架设过程中主索鞍处主缆的不平衡力、塔顶水平位移和塔底截面弯矩随索股架设的变化规律.研究表明,索股架设过程中,梁柱效应较小.     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响．在悬索桥空缆架设施工中。温度不仅改变主缆索股的长度，而且将引起主塔的偏位，这些都将导致主缆线形的改变．文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上．提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计．并以实例加以说明．可供桥梁施工技术人员参考     

自锚式悬索桥主缆分析与计算

自锚式悬索桥成桥时主缆线形与主缆无应力长度的精确分析计算是桥梁施工控制重要的一环,也是保证桥梁成桥后几何线性达到设计要求的必要条件。通过分别用分段悬链线法、抛物线法和有限元法计算一工程实例后,对比分析结果得出,有限元法和分段悬链线法(精确算法)的计算结果基本吻合,抛物线法的计算结果有一定的误差。这可为自锚式悬索桥的设计和研究提供参考。     

结构几何参数对悬索桥主缆线形影响分析

以武汉阳逻长江大桥为例,结合悬索桥主缆线形分析的解析法中传统的抛物线线形计算理论,对悬索桥的结构几何参数进行敏感性分析,可明确各参数对悬索桥主缆线形的影响程度,从而为相关设计提供参考。     

超大跨径复合材料悬索桥静风性能研究

通过运用非线性空气静力稳定理论及开发的程序系统, 对超大跨径悬索桥领域结构的空气静力性能展开了分析与比较, 获得了一些重要的结论．     

小垂度粘弹性索动力稳定性

基于Revlon材料本构定律及索的运动方程导出了用模态坐标表示的受周期轴力的粘弹性索系统方程。使用分离变量法得到用模态坐标表示的线性周期系数常微分方程,给出了粘弹性索在周期轴力下的动力稳定性条件。数值结果给出了索在不同垂度比下的稳定域与不稳定域。     

混凝土自锚式悬索桥——万新大桥

抚顺市万新大桥是一座主跨160m的混凝土自锚式悬索桥,全长330m,主梁采用滑动模架法施工;每侧梁端各设置了两个滑动索鞍和一个固定索鞍,其主缆采用连续的镀锌钢丝绳绕过梁端索鞍,并使两股主缆连续为闭合环形,这种主缆形式是首次采用。目前万新大桥是世界上跨度最大的混凝土自锚式悬索桥。本文介绍了该桥的总体布置、结构设计、施工和施工监控的要点。     

基于ANSYS-MATLAB联合仿真的大跨铁路悬索桥行车分析

针对大跨铁路悬索桥结构复杂、几何非线性显著的特点开展行车动力分析,提出了一种ANSYS与MATLAB实时交互、联合仿真的列车-轨道-桥梁耦合振动分析方法; 在ANSYS内建立悬索桥和轨道结构精细有限元模型,在MATLAB内基于多刚体动力学理论组装车辆质量、阻尼和刚度矩阵,并将轨道结构动力微分方程系数矩阵导至MATLAB中; 分别建立悬索桥子系统、轨道-车辆子系统的动力微分方程,然后基于异步长策略,以大时间步长在ANSYS内考虑主缆几何刚度,并通过更新结构刚度矩阵来求解悬索桥子系统振动响应,以小时间步长在MATLAB内考虑轮轨空间接触关系,并通过施加轨道不平顺来求解轨道-车辆子系统动力响应,2种计算软件通过实时交换数据实现子系统之间的耦合求解; 通过分析某单跨铁路简支梁桥的实测数据验证了该方法的正确性,并利用该联合仿真方法对主跨为660 m的某铁路悬索桥进行了行车动力计算。分析结果表明:随着车速的提高,桥梁动力响应增大,行车安全性与平稳性趋于恶化; 在车速不大于180 km·h-1的工况下,该悬索桥能够满足行车安全性要求; 在列车动力荷载作用下,不考虑悬索桥几何刚度会导致跨中竖向位移产生7.4%的计算误差; 考虑几何刚度、不更新桥梁刚度矩阵导致的桥梁与列车响应计算误差均不超过1%,能够满足工程计算精度需求。可见,提出的联合仿真方法可用于大跨柔性铁路桥梁的行车动力分析。      

角笼坝悬索桥主缆病害分析及其预防

主缆是悬索桥的关键受力部位,直接关系到悬索桥的使用寿命及安全,而在施工中又很容易产生一些主缆质量病害。国道214角笼坝大桥主缆施工中对主缆病害进行了详细的分析,并在施工中加以预防及处理,取得了很好的效果,可供类似工程借鉴。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

南京长江第四大桥主缆架设关键技术

南京长江第四大桥为主跨1418m的双塔3跨悬索桥,其主缆采用新型锚固钢板式锚固系统。主缆索股采用预制平行索股（PPws）法架设,除设置通长索股外,在南北边跨各增设若干背索。文章系统介绍了南京四桥主缆索股架设关键技术,可供后续类似工程参考。     

悬索桥主缆架设过程驰振性能时域分析

为了分析悬索桥主缆在架设过程中可能发生的驰振失稳,导出了直接基于体轴系的驰振气动力表达式,避免了现有驰振分析方法采用风轴系下的气动系数需要进行的坐标转换,得到了更为简洁的驰振判据表达式.建立了悬索桥主缆的简化有限元模型,分析了结构动力特性;通过CFD(计算流体动力学)分析,得到了施工过程中不同断面形状主缆的气动力系数曲线.最后,分别基于单自由度驰振模型和实桥三维驰振模型,采用时域法模拟了主缆的风致驰振现象.研究表明,单自由度驰振模型分析的驰振发振风速与理论结果较吻合,三维驰振模型能更真实地反映主缆的驰振性能.      

大连开发区小窑湾立交桥线形设计体会

以大连开发区小窑湾立交桥为例,从设计概述、主要技术指标及线形设计方面对该立交桥进行论述,并对立交桥线形设计进行总结。     

自锚式悬索桥的施工控制分析

描述了浙江江山北关大桥施工控制的张拉过程,研究了自锚式悬索桥施工中的力学特性,采用了一种实用的自锚式悬索桥控制张拉的方法并运用在实际施工中,通过3轮张拉吊杆顺利地实现了体系转换,使主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍的位置和吊杆力都达到了设计的要求。