自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部受力分析

为研究双索面自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部应力分布和连接件的受力特点、验证该部位受力是否满足设计要求,以武汉江汉六桥为背景,利用有限元软件ANSYS建立桥塔钢-混结合段三维模型,对施工过程、成桥恒载和最大轴力等工况进行分析,得到结合段钢结构、混凝土及预应力锚杆等主要受力构件在施工过程中的应力分布和变化情况。分析结果表明,除少数应力集中点应力较大外,整体上结合段的应力水平符合设计的要求,针对计算结果对施工阶段的划分提出了优化建议,建议适当提前第1次鞍座顶推的时机以避免下塔柱局部压应力过大,对钢桥塔格构柱间主拉应力较大区域采用增设间接钢筋的加强措施。     

黄冈公铁两用长江大桥桥塔施工技术及分析

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567 m的钢桁梁斜拉桥,桥塔为H形混凝土结构.该桥桥塔塔柱采用液压爬模施工;下横梁采用落地式支架施工,与下塔柱节段混凝土同步浇筑;中塔柱施工时设置2道临时横撑,以改善塔柱施工阶段的受力;上横梁采用梯形桁架施工,与塔柱混凝土异步施工,上、下横梁混凝土均分2层浇筑.采用MIDAS有限元软件建模对桥塔施工过程进行分析,结果表明:上、下横梁混凝土分层浇筑时混凝土应力满足规范要求,且可有效降低现浇支架荷载;临时横撑的设置保证了施工阶段桥塔应力及位移均满足要求;上横梁梯形桁架支点处塔柱局部应力满足要求.     

变截面椭圆形主塔节段模型试验研究

基于某变截面椭圆形独塔斜拉桥钢-混凝土组合桥塔节段,建立了桥塔节段1:8缩尺比例模型,采用大型静力加载装置对模型进行了加载试验。结合ANSYS有限元分析,研究了桥塔外包钢板和塔内混凝土的受力情况。研究结果表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,桥塔外包钢板和塔内混凝土均处于弹性受力阶段;桥塔外包钢板承受的最大压应力发生在主塔长轴与主梁交接位置,其值约为210 MPa;塔内混凝土承受的实际最大压应力约为18 MPa。研究成果揭示了椭圆形钢-混凝土组合桥塔在正常运营状态下的力学性能,为该类桥塔的设计、建造提供了理论依据。     

斜拉桥曲线形钻石桥塔抗裂设计研究

为了减小斜拉桥曲线形钻石桥塔在施工阶段和运营阶段的拉应力,防止混凝土桥塔出现开裂病害,以主跨480m的宜宾盐坪坝长江大桥为例,开展桥塔抗裂设计技术研究。采用MIDAS Civil程序建立全桥空间有限元模型,计算桥塔在施工阶段和成桥运营状态下的内力,研究桥塔竖向预应力、斜拉索横向偏心布置、塔柱临时横撑及对拉、环向预应力等措施对桥塔应力的改善作用,以及桥塔混凝土掺加钢纤维对材料强度的提升效果。结果表明:曲线形钻石桥塔受力复杂,在塔柱受拉区设竖向预应力是有效的抗裂措施;斜拉索适当向曲线外侧横向偏心布置可减小塔柱横向弯矩;临时横撑及对拉既可减小施工期塔柱拉应力,又可改善塔柱成桥状态的应力;环向预应力为塔柱水平方向提供一定压应力储备;桥塔混凝土中掺加少量钢纤维对强度提升作用不大,可减小桥塔表面非受力裂缝。     

既有整体桥的加固设计方案研究

当既有整体桥的受力性能无法满足规范验算要求时，需进行加固设计，其加固技术与常规有缝桥存在不同。以某预应力混凝土连续T梁整体桥为背景工程，采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型，通过与实桥静载试验结果对比验证有限元模型的准确性。采用新规范开展该桥受力性能的验算校核，并基于验算结果提出适用的加固设计方案并验算加固效果。研究发现，有限元计算结果与静载试验结果吻合较好，有限元模型可精确模拟背景工程的受力特性。由于新规范对于温度作用、汽车荷载以及容许应力值等的要求提高，该桥的上部结构无法满足新规范的要求，其原因是桥台处主梁截面底缘和桥墩处主梁截面顶缘出现过大的拉应力，桥台处主梁截面顶缘出现过大的压应力；但下部结构可以满足新规范的要求。采用体外预应力法与混凝土扩大截面法加固，可使主梁的受力性能满足新规范要求。该加固方案同样适用于既有有缝桥的整体式无缝化改造。     

伊犁河三桥主桥总体设计

结合桥位处地形、地貌、河道走向等影响因素,在满足水文、规划等前提下,综合考虑结构受力、施工难度、工程造价、景观效果等因素,对矮塔斜拉桥及连续梁桥方案进行综合比选,最终伊犁河三桥主桥采用(86+2×160+86) m预应力混凝土矮塔斜拉桥方案。主梁采用单箱三室变截面预应力混凝土连续箱梁,支点处梁高6.8 m,跨中处梁高3 m。桥塔采用“O”形钢结构塔,塔高51 m,塔与主梁采用带速度锁定器的摩擦摆支座连接。基础采用承台+?2.5 m钻孔灌注桩。鞍座采用SSI鞍座。斜拉索双索面布置,采用无粘结高强度镀锌钢绞线拉索。采用MIDAS Civil软件建立主桥空间有限元模型,进行主桥静力、稳定性及抗震计算分析,结果表明：桥梁结构受力性能均满足规范要求。     

襄阳市内环线工程汉江三桥索塔锚固区足尺模型试验研究

襄阳汉江三桥主桥索塔上塔柱为预应力混凝土结构,斜拉索锚固区构造和受力状态均较为复杂。通过制作索塔第25节段的足尺模型进行加载试验,并结合有限元计算及理论分析,对斜拉索索塔锚固区的应力大小、应力分布、应力流方向等局部应力状态以及抗裂性、承载力进行研究,对设计的合理性进行分析评价,确保结构受力的合理性和安全性。研究结果表明,试验加载至最大荷载1.7 P时,模型结构仍然处于弹性工作状态,模型混凝土表面未出现可见裂缝,说明结构具有足够的安全度,索塔锚固区的设计是合理的。     

青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术

青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用七跨连续全飘浮体系。结合主桥大跨、超宽、重载以及下塔柱短的技术特点,主桥桥塔采用无下横梁的A形桥塔,通过设置于桥塔中心处的0号斜拉索为主梁提供桥塔处竖向支撑。根据桥塔的结构形式及受力特点,将桥塔上横梁设置于桥面以上塔柱中点位置处,塔顶结合段总高设置为20m。根据主桥斜拉索索力及角度变化范围大等特点,设置3种不同的斜拉索锚固方式,采用变高的钢锚梁设计(取消了滑动侧四氟滑板的设置)。为精确分析桥塔受力特点,建立全桥三维模型,对桥塔施工及运营阶段进行有限元分析,并对塔顶结合段、斜拉索锚固区及钢锚梁进行实体有限元局部分析,结果表明桥塔的强度及刚度均满足规范要求。     

钢管混凝土斜塔斜拉桥设计

金寨长征大桥主桥为(80+100)m斜塔斜拉桥。桥塔采用钢管混凝土组合结构,在钢管内部设置钢筋笼、钢管内壁焊接PBL纵向加劲肋及环向加劲肋,并灌注高性能混凝土,基础采用钻孔灌注桩;主梁采用钢箱结构;斜拉索呈扇形布置在中央分隔带内,单索面双排布置,斜拉索采用镀锌高强平行钢丝束,外层护套表面设置螺旋线以抑制风雨振;塔、墩、梁处钢-混结合段采用剪力钉、PBL连接键等,形成塔、墩、梁固结的约束体系。主桥采用临时墩辅助下的钢箱节段拼装方法施工。利用有限元软件对主桥进行整体结构计算,结果表明主桥的钢管混凝土桥塔、主梁、斜拉索应力均满足规范要求。     

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况，根据某实际工程，利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型，分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明：运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况；塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律，钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度；主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中，峰值达8.5 MPa；最大主压应力为16.8 MPa，均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下，塔-基钢混结合段受力安全。     

滑动索鞍的试验研究

东明黄河大桥的斜拉体系改造工程是介于矮塔斜拉桥和悬索桥之间的一种新型桥体，采用新型钢丝斜拉体系，并在桥塔上设置滑动索鞍，通过索鞍的自适应滑动，使桥塔两侧的索力平衡。滑动索鞍是新型钢丝斜拉体系的关键技术，有必要进行滑动索鞍的模型试验研究。依托东明黄河大桥工程项目，介绍了滑动索鞍性能试验的模型设计以及试验实施方法，并通过智能张拉系统完成了循环耐久试验。试验结果表明，索鞍具有自适应滑动的功能和良好的滑动性能及耐久性，能满足新型钢丝斜拉体系的需求。     

单主缆悬索桥A形桥塔创新设计

柳州双拥大桥为国内首座大跨地锚式单主缆悬索桥，创新性地采用了独特的非相似等腰三角形截面所形成的A形钢塔。对该桥塔结构构造和受力行为进行的系统研究表明：该桥塔结构形式的景观效果和受力性能良好；塔底采用承压板-拉杆形式的钢混连接结构具有受力明确、施工便利的优点，塔顶需重点解决不同于双缆悬索桥的索鞍巨大竖向力向2个塔柱有效传递的构造问题。     

斜拉桥索塔节段足尺模型试验与分析研究

对于斜拉桥索塔的拉索锚固区，一般的力学模型分析难以全面反映结构的实际工作状态和承载能力。杭州市文晕路立效桥主孔结构为（104 204 104）m的三跨双塔双索面斜拉桥，根据该桥索塔构造及预应力束布置特点，设计了索塔节段足尺模型试验方案，并进行了空间有限元分析，给出了空间分析的一些主要成果及与试验实测值的比较，得到了许多重要结论。其设计建议对指导该大桥的建设具有重要的指导作用。     

大跨径斜拉桥索塔锚固方式介绍

索塔锚固区是斜拉桥的关键部位,将拉索的集中力安全平稳地传递到塔柱中。该区域受力状态复杂,是斜拉桥设计施工中的重点和难点。目前常用的索塔锚固方式有环向预应力、钢锚梁和钢锚箱三大类,对三类锚固方式作了详细的介绍,比较分析了各自的优缺点,为相关工程提供参考。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱空间有限元分析研究

结合国内某连岛工程大跨度斜拉桥,介绍了其索塔钢锚箱的构造特点,同时采用空间有限元方法对其混凝土索塔钢锚箱节段模型进行仿真计算分析以及结构受力分析,指出了索塔锚固区的应力分布特点。结果表明:钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。最后给出仿真计算的主要成果,研究结果对于斜拉桥索塔锚固区设计具有一定的参考作用。     

襄阳汉江三桥主桥设计关键技术

针对襄阳汉江三桥主桥索塔采用无上横梁双直立索塔,主梁在索塔处设置紧缩段及顶板纵向设置加劲矮肋的特点,通过ANSYS有限元计算程序对索塔的横向稳定性、主梁紧缩段传力、设置纵向加劲矮肋后主梁应力分布特性等进行分析.     

施工程序对边主梁截面斜拉桥中的横梁受力影响

以金马大桥为例，通过建立空间有限元模型，考虑不同的施工程序，对斜拉桥中边主梁截面的横梁进行受力分析表明，分批张拉预应力筋可以使同一块件的两根横梁的受力更加均匀，在恒截作用下，距离塔较远处的横梁受力与简支梁相同。     

单排索单索面部分斜拉桥受力分析

通过对国内首次采用环氧全涂平行钢绞线斜拉索的同安银湖部分斜拉桥多工况三维可视化模拟分析、鞍座局部三维有限元分析以及成桥状态三维有限元分析,掌握了该桥结构的受力特点及其环氧全涂平行钢绞线斜拉索的工作性能。所得结论对同类工程具有参考价值。     

斜拉桥异形截面索塔锚固区足尺模型试验与应力分析

斜拉桥索塔锚固区是桥梁结构的关键受力部位,特别是对于异形截面形式的桥塔来说,单纯的力学分析很难反映结构的实际工作状态与应力分布状况。为此,针对马岭河特大桥非对称六边形索塔锚固区进行足尺节段模型试验,对试验过程中节段模型裂缝的产生、发展及应力等进行观测和分析,并对索塔锚固区节段进行空间有限元分析。结果表明,试验和理论分析结果符合程度较好,索塔锚固区连接部位外侧以及折线形长边内侧转角2个区域是开裂敏感区,其抗裂安全系数为1.3,破坏安全系数为1.6。