山区超高三塔斜拉桥结构设计探讨

三塔斜拉桥结构体系刚度相对较弱,提高体系竖向刚度、控制拉索应力幅、满足索塔受力要求是三塔斜拉桥结构设计的关键。以建设中的山区超高三塔结合梁斜拉桥为背景,运用空间有限元方法进行全桥多方案对比,研究索塔刚度、塔-梁支承体系对山区超高三塔斜拉桥结构力学行为的影响。结果表明,加大中塔刚度是提高三塔斜拉桥结构整体刚度的理想方式;边塔刚度对三塔斜拉桥结构整体刚度的影响较小;中塔塔-梁铰接、边塔竖向支承的结构体系对减小活载作用下的主梁挠度及温度作用下的塔底弯矩效果均较明显。     

拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

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%。     

马鞍山长江公路大桥设计与创新

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为主跨2×1 080 m三塔两跨悬索桥,右汊为主跨2×260 m三塔斜拉桥。左汊三塔悬索桥中塔的设计原创性地采用了钢-混叠合和塔梁固结体系,有效解决了三塔悬索桥的主缆与鞍座间的抗滑移问题及主梁的刚度问题。右汊采用3个不等高的拱形塔斜拉桥,桥型新颖、线形流畅、简洁美观。左汊跨江心洲大堤桥梁基础采用新型根式基础,大幅度提高了竖向承载力,降低了工程造价。     

三塔斜拉桥设计参数分析

为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征,为三塔斜拉桥设计提供参考,结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例,建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型,对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔刚度及采用辅助墩等措施进行参数分析,总结其受力行为的变化规律。计算结果显示:设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力,减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值;提高中塔刚度可以减少塔顶位移;提高边塔刚度对结构影响很小;提高中塔的塔高可以改善桥塔内力,但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。     

黄茅海跨海通道总体方案及创新技术

黄茅海跨海通道全长31.26 km,跨海段长约14.5 km,设置2座主桥跨越3条航道。2座主桥分别采用主跨2×720 m三塔斜拉桥方案和主跨700 m双塔斜拉桥方案。综合通航、建设风险和线形指标等因素,比选确定了中线"大C湾"线位方案。采用极简美学设计思想,结合台风登陆区灾害防控要求,提出了变截面独柱式桥塔+分体式钢箱梁+中央辅助索的超大跨三塔斜拉桥结构体系和关键结构,显著提升了三塔斜拉桥主梁竖向刚度,颤振临界风速达90 m/s。研发了风嘴+隔涡板组合气动控制措施,可有效抑制分体式钢箱梁的涡激振动。     

三塔斜拉桥动力特性影响参数分析

桥梁动力荷载响应与自身动力特性密切相关,非常规斜拉桥的特殊动力特性是决定结构响应的内在原因,进行了三塔斜拉桥结构动力特性影响参数分析。计算结果表明:中等跨度三塔斜拉桥1整体扭转刚度大,扭弯频率比高,有利于提高结构的抗风能力;2该斜拉桥的振型及其频率对加劲梁弹性模量不敏感;3增大斜拉索截面不利于提高三塔斜拉桥结构的整体抗扭刚度;4横向抗风支座对索塔振型影响不大,解除横向抗风支座会大幅降低低阶振型频率,致使桥梁侧弯振型频率较低;5边跨辅助墩可以大大提高结构体系的整体刚度。     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。     

论多塔斜拉桥的刚度

以武汉阳逻长江公路大桥三塔斜拉桥方案静力性能分析为例，对多塔斜拉桥提高刚度的措施进行了分析和比较。     

基于运营纵坡控制的大跨铁路和公铁合建桥竖向刚度设计方法

为合理设计大跨铁路和公铁合建桥梁的竖向刚度,提出了一种基于运营纵坡控制的竖向刚度设计方法,该方法以保障列车安全通行、乘客乘坐舒适性为目标,选取最大牵引纵向坡度、最小溜逸纵向坡度、纵向坡度差、曲率半径以及车-桥动力响应为控制指标,对桥梁的竖向刚度进行控制,采用该方法对某公铁合建三塔斜拉桥方案进行竖向刚度设计验证。结果表明:该方法能较好地实现大跨铁路和公铁合建桥梁的竖向刚度设计,在保障结构和行车安全的前提下能够降低工程投资、提高桥梁设计的经济性。算例验证结果显示该方法的各项计算结果均满足各控制指标要求,竖向刚度合理。该方法还可根据运营纵向坡度反推合理的成桥纵向坡度和桥面线形。     

对桥梁抗风规范斜拉桥基频近似公式的改进

其于理论推导与国内外大跨度斜拉桥实桥分析统计资料,拟合出了形式更加简单、而且具有较高精度的斜拉桥基频(一阶竖弯和扭转)估算公式。与现行规范公式比较,推荐一阶竖弯频率估算公式不仅估算精度高,而且在表达形式上与扭频估算公式相统一,更能体现出结构竖弯频率与扭转基频这二者之间的内在联系,是对桥梁抗风规范基频近似公式的一次极好的改进。与国内外诸多大桥有限元动力分析对比结果表明,推荐公式对400m以上跨径的双塔斜拉桥动力分析具有较强的实用性和准确性,能更好地指导工程实践。     

预应力混凝土矮塔斜拉桥线形敏感参数研究

以某预应力混凝土矮塔斜拉桥为工程背景,借助有限元程序系统研究了主梁重度与刚度、斜拉索初张力与刚度、温差荷载和预应力效应对成桥状态下主梁线形的影响程度。并将各参数划分为3个敏感等级,将对主梁竖向变形改变量超过10mm的影响参数:正温度梯度、均匀升温、主梁容重和均匀降温列为敏感性I级,这些参数对矮塔斜拉桥成桥线形影响程度最大,并对该类桥梁在施工中关键参数的控制提出合理化建议。     

强风环境下斜拉桥车桥系统动力响应分析研究

基于模态综合分析理论,在推导复杂车辆模型刚度、阻尼矩阵和建立车桥系统风荷载模型的基础上,提出一种全面考虑动力风载效应的车桥系统动力响应分析方法,结合桥例对强风环境下的斜拉桥车桥系统的动力响应进行了分析研究。结果表明:强风下桥梁竖向位移响应受风载影响显著,横向位移响应主要由风荷载控制;低风速下桥梁的振动加速度响应受风荷载影响较大;风荷载引发的桥梁振动对车辆竖向位移和加速度响应影响较大,横向响应由风载和桥梁响应控制,风载对车桥系统动力响应影响明显。所提出的方法具有较高的精度和分析效率,可为其他类型大跨桥梁的相关分析提供参考。     

应用碳纤维索的大跨径斜拉桥抗风性能研究

为了探讨碳纤维复合材料在大跨径斜拉桥中应用的可能性,以拉索等轴向刚度为原则,拟定了一座主跨为500 m的应用碳纤维索的大跨径斜拉桥,并运用三维非线性计算理论进行了动力特性、静风特性和空气动力稳定性分析。分析结果表明大跨径斜拉桥采用碳纤维索后:(1)结构的自振频率有所提高;(2)静风作用下结构变形增大,但其静风性能却与钢索斜拉桥基本一致;(3)空气动力稳定性与钢索斜拉桥基本一致。因此从抗风性能角度而言,大跨径斜拉桥采用碳纤维索是可行的,但是拉索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

多跨悬索桥中塔纵向刚度研究

为了研究多跨悬索桥中塔纵桥向刚度,将主缆对桥塔的约束等效为弹簧,选定主缆及加劲梁的位移模式,通过虚功原理推导了主缆对中塔纵向弹簧约束刚度的表达式,建立有限元模型对公式进行验证,并与已有公式进行了对比。研究结果表明：弹簧刚度仅与主缆垂跨比及单位长度桥重有关,且与单位长度桥重呈线性关系,而受垂跨比影响较大;垂跨比减小时,主缆弹簧刚度迅速增大;推导得出的公式精度高,可以为初步设计阶段各参数的合理取值提供理论依据。     

某斜拉桥抗风抗震分析与研究

通过对某斜拉桥抗风抗震分析,阐述了斜拉桥动力特征值的公式、分析方法,并对其结果进行了分析研究;依据特征值对斜拉桥的抗风抗震性能进行了论述、比较。     

基于卵形拱桥塔的空间索网景观斜拉桥设计

针对斜拉桥景观性的设计要求,利用卵形曲线的数学方程,提出了一种卵形拱桥塔的空间索面景观斜拉桥.与传统的抛物线拱形桥塔斜拉桥相比,卵形拱桥塔拱脚两腿收拢,减少了基础尺寸,顶部宽阔,分散布置三维空间缆索,斜拉桥的景观效果更佳.结合实际工程,进行工程参数设计,建立Midas有限元分析模型,进行静力分析和模态分析研究.结果表明...     

斜独塔混合梁斜拉桥风-汽车-桥梁系统耦合振动研究

针对公路汽车三维绕流特性显著的特点,按照准定常理论推导了适用于公路汽车的脉动风荷载表达式。将自然风、公路汽车、桥梁作为一个统一的相互作用系统,采用风-汽车-桥梁系统耦合振动分析模型,以某斜独塔混合梁斜拉桥为工程背景,研究侧风作用下汽车-桥梁耦合振动特性,并讨论了汽车-桥梁振动的影响因素。研究结果表明：由于桥梁和汽车的气动特性差异,桥梁的竖向抖振现象较横向抖振现象突出,而汽车的横向振动现象较竖向振动更明显。     

高塔型矮塔斜拉桥初探

高塔型矮塔斜拉桥不仅保留了矮塔斜拉桥斜拉索的高利用率,同时由于斜拉索水平倾角的增加,提高了斜拉索的竖向荷载分担率。通过模型对索塔高度、索塔刚度和主梁刚度等参数进行了分析,并对高塔型矮塔斜拉桥的界定进行了讨论,最后展望了其发展前景。     

鱼脊梁与部分斜拉桥组合体系桥梁参数化分析

鱼脊式连续梁桥具有结构刚度大、支点负弯矩大、跨中弯矩和下挠度小等受力特点,而部分斜拉桥需要刚度较大的加劲梁,因此.可以利用鱼脊式连续梁桥和部分斜拉桥的优点来组合两种桥型。为了得岀这一组合体系的适用范围和受力特性,对一系列鱼脊式连续梁桥和部分斜拉桥的组合结构桥梁进行了参数化分析。