大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态研究

合理成桥状态是斜拉桥设计的重点和难点,结合混合梁斜拉桥的受力特点,总结分析确定合理成桥状态的基本原则,提出确定混合梁斜拉桥合理成桥状态的分步算法,基本思路为:根据相关工程经验初拟结构尺寸,先采用"改进零位移法"初定成桥状态,再采用"最小二乘法"将索力调均匀;计算活载效应,综合考虑成桥运营状态主梁弯矩均匀,正负弯矩大小相当,主塔弯矩较小,索力均匀及避免墩顶负反力等要求,对索力进行调整,边跨混凝土梁配置钢束;成桥运营状态验算。并以某大跨度混合梁独塔斜拉桥为工程实例进行计算分析,实践表明该方法简单实用,思路清晰,计算精度高,满足设计要求。     

鄂东大桥混合梁钢-混凝土结合部研究与设计

为了解决混合梁斜拉桥钢-混凝土结合部结构构造不合理产生的混凝土开裂、钢板与混凝土剥离、结构性能差、耐久性不足等问题,改善钢-混凝土结合部的结构性能,提高其耐久性,确保大桥整体设计使用寿命,针对世界第二混合梁斜拉桥——主跨926 m的鄂东长江公路大桥,以理论分析、数值计算和模型试验为手段,研究了混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合部的合理位置确定、结构形式选择以及细部构造等。结合部位置应从受力合理、施工方便和造价经济3个方面综合确定。部分断面连接承压传剪式"钢格室+开孔板连接件"的结构构造传力平顺、刚度过渡平稳、构造合理,是混合梁结合部的合理结构形式。     

用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态

根据主梁截面上、下缘的正应力控制条件，综合考虑活载作用以及斜拉索索力对主梁成桥恒载弯矩的可调性，确定斜拉桥主梁的合理数量和相应的恒载弯矩合理城，并根据实际配置的预加力确定主梁恒载弯矩可行城，为斜拉桥的合理成桥状态的确定提供依据。     

分步算法确定叠合梁斜拉桥合理成桥索力

叠合梁斜拉桥的主梁是一种组合结构，在确定合理成桥索力时，与其他类型的斜拉桥有着不同之处。文中针对叠合梁斜拉桥的特点，结合具体算例，采用平面双层框架模型模拟主梁，根据零位移法初定一个成桥索力，在此基础上考虑恒载和活载的共同作用，根据应力平衡法确定主梁弯矩的合理恒载可行域，再根据索力对主梁弯矩的影响矩阵进行索力调整。所得索力更加符合斜拉桥的要求。     

鄂东长江公路大桥活载非线性效应与试验分析

为了分析几何非线性对大跨度斜拉桥的活载效应的影响程度,以鄂东长江公路大桥(主跨926m的双塔双索面混合梁斜拉桥)为背景,利用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分别计算该桥在活载作用下考虑非线性效应与不考虑非线性效应的结构内力及位移,并与全桥荷载试验实测结果做对比分析。结果表明:对于鄂东长江公路大桥这样超大跨度的斜拉桥,活载的非线性计算结果更加符合大跨度斜拉桥的实际响应,线性计算结果误差较大,且偏于不安全。     

宽幅部分斜拉桥活载偏载效应分析

为了简化宽幅部分斜拉桥结构的空间分析计算,掌握横桥向活载的不同加载位置对结构受力性能的影响,以某宽幅部分斜拉桥为研究对象,基于数值分析方法,采用MIDAS/CIVIL-2012建立全桥空间及平面分析模型,通过改变活载在横桥向的布置位置及车道数,分析了三跨宽幅部分斜拉桥的中载布载和偏载布载对主梁弯矩、斜拉索索力的影响,得到了横桥向不同布载位置结构的活载偏载系数。研究表明:背景工程的主梁弯矩活载偏载系数在1.03~1.14之间,斜拉索索力活载偏载系数在1.05~1.25之间。     

基于主梁受力特点的部分斜拉桥合理成桥状态确定方法研究

为确定部分斜拉桥合理成桥状态,以斜拉桥主梁竖向受力特征为基础,对部分斜拉桥主梁竖向受力特点、典型特征参数进行分析,据此提出部分斜拉桥的合理成桥状态目标为主梁体外预应力和体内预应力的最优配置,并以武汉三官汉江大桥为背景进行实例分析。结果表明:常规斜拉桥主梁是传递桥面活载、平衡斜拉索水平分力的加劲梁,索力恒载比γ_c为0.75～0.92;部分斜拉桥主梁受力以受弯为主,索力恒载比γ_c为0.34～0.43,部分斜拉桥斜拉索可视为主梁的体外预应力;借助索力恒载比γ_c,以体外、体内预应力作用和恒载作用下主梁竖向弯矩相平衡为原则,快速确定了武汉三官汉江大桥合理成桥状态(γ_c=0.36),改变γ_c对该桥斜拉索竖向荷载分担率β基本没有影响,该桥墩顶区索力的弯矩等效偏心距最大值是体内预应力的12.65倍,斜拉索作为体外预应力平衡墩顶负弯矩的效率高。     

基于最小弯曲能的结合梁斜拉桥恒载索力优化计算方法

为了实现结合梁斜拉桥恒载最优索力快速求解,以弯曲能等效为原则,将结合梁的混凝土桥面板和钢主梁统一为单材料梁单元。推导了高次梁单元的弯曲能计算式,并得到高次梁单元的最小弯曲能状态索力求解方程。对花瓶形独塔结合梁斜拉桥以全桥的最小弯曲能量为目标进行恒载索力优化,计算结果表明:在求解得到的最优索力下,结合梁呈弹性支承连续梁的状态,弯矩分布均匀,恒载索力合理。     

千米跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥几何非线性研究

为研究非线性因素对超大跨度公铁两用斜拉桥主要构件变形和受力的影响程度,采用5种分析状态,对一座跨度超过千米的公铁两用钢桁梁斜拉桥进行成桥状态下的活载非线性计算分析。建立全桥平面杆系模型,计算各控制量在最不利活载作用下的极值及非线性影响系数。结果表明:对超大跨度公铁两用斜拉桥而言,斜拉索的垂度效应仍然是几何非线性影响的主要因素,梁-柱效应和大位移效应相对较弱;目前桥梁设计的通常方法是考虑修正斜拉索弹性模量进行线性计算,并在此基础上活载考虑10%的非线性放大系数,该方法现实、合理而且稍偏安全。     

混合梁自锚式悬索桥结合部连接件传力机理研究

为研究混合梁钢混结合部连接件的受力特性及轴力分配比例,以某独塔混合梁自锚式悬索桥结合部为研究对象,选取包含结合部在内的主梁节段,运用大型通用有限元软件Ansys11.0建立考虑钢与混凝土间相对滑移的"实-壳"混合有限元模型,并对其进行局部仿真分析。结果表明:在恒载和最不利弯矩工况下,结合部内焊钉顺桥向剪力总体沿着远离端承压板方向依次递增,各部位焊钉承受了约20%的轴压力,其中顶底板焊钉构成了焊钉传力的主体。