大跨度悬索桥主梁抗风试验研究

悬索桥跨径越大,结构越轻柔,对风致振动越敏感,因此,研究悬索桥主梁抗风性能尤为重要。对某主跨1196m大跨度悬索桥,采用有限元建模计算分析了成桥状态的结构动力特性;通过静力节段模型试验,测试了成桥状态主梁的三分力系数,结果表明:该扁平加劲梁整体上具有较好的静风稳定性能;通过动力节段模型试验考察了成桥状态桥梁在风攻角为0°、±3°、±5°下的颤振稳定性能,风攻角为+3°和+5°时,颤振临界风速接近或低于颤振检验风速,其余风攻角下颤振稳定性能良好;通过优化人行栏杆构造、增大透风率对主梁断面进行优化,有效改善了主梁断面的气动性能。     

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.      

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.     

基于节段模型试验的悬索桥涡振抑振措施

为研究大跨度悬索桥涡激振动性能,并提出有效的涡振抑振措施,以某大跨度钢箱梁悬索桥为工程背景,通过1∶20大尺度节段模型风洞试验,在低阻尼下研究了人行道栏杆、检修轨道、导流板对主梁涡激振动性能的影响;通过在检修轨道内侧设置导流板抑制主梁的涡激振动,并基于试验现象探讨了涡激振动发生的机理.研究表明,在检修轨道内侧设置导流板抑制主梁涡激振动的措施使桥梁断面的气动外形更合理,抑振效果好,且结构形式简单,便于工程应用.     

刘家峡桁架梁悬索桥的颤抖振时域分析

以刘家峡大桥为工程背景,建立了钢桁架梁悬索桥的有限元模型,采用改进谐波合成法模拟了脉动风荷载,结合大跨桥梁颤抖振分析的基本理论,计算了对应于桥梁各节点的静风力、抖振力和自激力.在此基础上,利用ANSYS参数化设计语言（APDL）编制了相应的计算程序,将计算所得的各类风荷载施加在全桥有限元模型的节点上,对刘家峡桁架梁悬索桥进行了颤抖振时域分析,以精确求解不同桥面基准风速下,桥梁各关键部位的抖振扭转角、抖振侧向位移、抖振竖向位移,进而研究了风速变化对悬索桥最大颤抖振响应的影响.与全桥模型风洞试验的对比结果表明：对大跨桥的颤抖振分析方法是合理可行的,可为同类大跨桥梁风致振动的研究提供科学的依据和参考.     

悬索桥索塔施工技术

索塔在悬索桥中起支承主索的塔形结构物,其在荷载直接作用的影响下,索塔承受的中边跨主缆水平分力变化幅度会有所增加,这一变化现象会直接影响到索塔整体结构的安全性。主要结合某悬索桥工程实际,分析了悬索桥上部结构施工中索塔的施工控制,以及塔柱和横梁这两个关键部位的施工工艺,以为类似工程提供借鉴。     

大跨径斜拉桥索塔下横梁施工支架结构分析

在大跨度悬索桥和斜拉桥中,横梁作为主塔重要的连接和传力结构,其构造和受力均较复杂,是设计和施工的重要环节。横梁施工难度大,技术含量高,如何利用安全合理的支架系统,将是施工技术面临的新的挑战。通过鄂东长江大桥南主塔下横梁具体工程实例建立有限元模型对其进行了相关分析。     

悬索桥施工监控计算分析

悬索桥的施工包括索塔施工、锚旋施工、猫道架设、索鞍安装、主缆架设及紧缆、索夹吊索安装、加劲梁安装、桥面系及防护工程等内容,相当复杂。对悬索桥的施工过程进行监控．对各工序下的控制参数进行跟踪监测、调整、控制,确保施工过程安全和成桥后结构受力和变形尽量与设计状态一致,成为非常重要的问题。悬索桥跨径越大,这个问题越显得重要。     

悬索桥施工监控计算分析

悬索桥的施工包括索塔施工、锚旋施工、猫道架设、索鞍安装、主缆架设及紧缆、索夹吊索安装、加劲梁安装、桥面系及防护工程等内容,相当复杂。对悬索桥的施工过程进行监控,对各工序下的控制参数进行跟踪监测、调整、控制,确保施工过程安全和成桥后结构受力和变形尽量与设计状态一致,成为非常重要的问题。悬索桥跨径越大,这个问题越显得重要。同时,根据设计图纸精确的计算出各部分构件在无应力状态下的尺寸,以便指导施工时下料工作也是监控工作的重要组成部分。我国在悬索桥施工监控方面的研究起步较晚,九十年代后,随着一批大跨径的悬索桥相继修建,悬索桥的施工监控工作才逐步开展。     

不对称独塔斜拉桥风致颤振分析

以某不对称独塔斜拉桥为例进行风致颤振分析,用桥梁有限元分析程序Midas Civil建立空间三维模型,对该桥成桥状态进行动力特性分析,并根据动力特性计算弯扭耦合颤振和分离流扭转颤振临界风速,对其抗风性能进行评估,结果表明,该桥成桥运营状态能够抑制自激风振。     

基于CFD与风洞试验的边主梁涡振气动措施

为能够快捷且经济地完成开口类钝体桥梁断面涡振制振气动措施的选型,以一座边主梁叠合梁斜拉桥为背景,采用“CFD (computation fluid dynamics)数值模拟选型+风洞试验验证”的思路对其涡振制振气动措施选型进行研究.该桥原设计主梁断面在常遇风速下存在显著涡激振动,为完成气动措施的初步选型,采用CFD数值计算对原设计断面的流场进行模拟,通过研究原设计断面的旋涡脱落状态确定主要旋涡抑制对象,进而有针对性地模拟了3种气动措施（下中央稳定板、导流板与风嘴）对主要脱落旋涡的抑制作用,通过将各断面旋涡脱落状态与三分力系数进行对比分析,得到各断面涡振性能的相对优劣关系,并最终选取风嘴与下中央稳定板结合而成的组合气动措施进行风洞验证试验.试验结果表明：该组合气动措施能够有效抑制梁体在各风攻角下的涡激振动,且在+5°风攻角下,通过风洞试验得到的导流板、下中央稳定板、风嘴组合气动3种措施对原设计断面涡振振幅的减小作用依此递增,分别为2.7%、27.7%与87.4%,制振能力高低关系与数值模拟结果相一致;本次数值模拟结果符合预期要求,未来可针对不同类型桥梁断面进一步扩展数值模拟与风洞试验结...     

自锚式悬索桥施工控制的方法

研究表明,跨度在200m左右的自锚式悬索桥在活载作用下的行为基本符合弹性理论,但在施工阶段,自锚式悬索桥与地锚式悬索桥一样,存在严重的几何非线性。由于自锚式悬索桥在设计和施工方面的研究尚处于初期,虽然在主缆的空缆线形及吊索长度等方面可以借鉴地锚式悬索桥的经验,但是自锚式悬索桥的主缆是直接锚固在加劲梁端部的锚碇上,这样的受力特点使得自锚式悬索桥的施工顺序必须是先浇注或组装加劲梁,等到加劲梁达到一定强度或组装完成后再挂设主缆,最后才能张拉吊索。由于各种因素的影响,如吊索的承载力、张拉设备的数量和能力、主梁和主塔的承载力等,全桥的吊索必须多次逐步张拉,才能达到设计值。当然,最理想的是无限次均匀张拉至设计状态,但施工中全桥吊索张拉一遍需要花费很长时间,利用大量的人力和物力,这在工期和经济方面都是不能接受的。因此,如何在实际施工条件下,用尽量少的反复张拉次数使全桥的吊索拉力达到设计状态是施工控制需要研究的一个问题。     

赤石大桥下拉索施工抗风措施风致振动响应分析

以赤石特大桥为工程依托,针对赤石大桥施工抗风措施"下拉索+TMD"中的下拉索在大风条件下可能产生的大幅振动问题,采用ANSYS软件进行考虑全桥结构的下拉索风致抖振响应分析。计算结果表明:采取施工抗风措施且考虑下拉索脉动风效应后(斜拉索分段建模),最大双悬臂状态桥塔关键截面和主梁塔梁交界处截面应力均满足规范要求,即下拉索脉动风效应不会对桥塔、主梁结构抗风安全产生明显不利的影响;考虑下拉索脉动风效应(且拉索分段建模后),下拉索最大索力值为1.091E+06 N,比单索模型结果偏小约20%左右;下拉索中点顺桥向、横桥向风致抖振位移响应极大值分别为2.94 m和3.44 m。     

主塔相对高差对大跨径悬索桥动力特性的影响研究

为研究主塔相对高差对悬索桥动力特性的影响,建立结构空间有限元模型,分析主塔纵向相对高差系数μ和塔肢横向相对高差系数η对悬索桥动力特性的影响规律;其次进行反应谱分析,研究结构在地震作用下关键截面的动力响应。结果显示:μ和η对悬索桥主梁的振动影响均较小,对主缆和主塔的振动影响较大;悬索桥自振频率对η比μ更敏感;地震作用下,随着μ的增大,矮塔塔底内力在横向和纵向地震力输入下均减小,而高塔塔底的内力变化不明显;η增大时,矮塔内力响应显著增加,抗震设计应予以重视。     

兴城市首山路自锚式悬索桥索塔设计

以兴城首山路悬索桥工程为实例,该桥为独塔空间索面自锚式悬索桥,索塔设计灵感来自于"鲤鱼跃龙门",造型独特优美,索塔外部采用外包钢壳构造。本文主要介绍该桥索塔的外观、结构设计以及计算分析。     

斜风作用下桥塔施工阶段抖振性能

为了研究不同风速、风偏角在施工阶段对桥塔抖振性能的影响,进行了考虑塔吊共同作用的桥塔联合气弹模型风洞试验。试验结果显示:桥塔的抖振位移响应可近似地表示为风速的二次函数,桥塔抖振响应随着风偏角的增加呈非单调变化,施工状态中桥塔顺桥向和横桥向抖振位移响应最大值会出现在非正交风作用下;在施工阶段设计风速下抖振位移响应最大值为0.2746m,在工程可接受范围内,试验得出的抖振位移响应均方根值显著大于抖振时域分析计算值,说明桥塔风洞试验应考虑施工状态和施工机械对其抖振性能的影响。     

类矩形双肢钝体涡致振动和气动抑振机理

针对具有类矩形双肢钝体断面拱肋的大跨度拱桥在风洞试验过程易出现大幅涡激振动问题,沿拱肋模型表面进行动态风压同步测量及基于POD算法的本征气动力荷载分布模式分解,获得了涡振发生时对于周期性涡激力具有最大贡献的气动力荷载作用位置,初步揭示出此类断面涡激动发生时的局部气动力荷载作用机制。以上海卢浦大桥和肇庆西江特大桥此类具有双肢钝体断面拱桥为工程实例,结合涡激气动力沿拱肋周向时空气分布特征,提出并以二维悬吊节段模型风洞试验验证了拱肋断面多种有针对性的气动控制措施;结合实际桥梁拱肋的三维空间效应,利用全桥气弹模型风洞试验再现了涡振发生效果的气动力特征、阻尼比效应、三维尺寸渐变效应和质量分布效应的综合影响,结果表明：对于类矩形钝体拱肋断面的上下悬板方案和全盖板方案能大幅度降低涡振振幅并使锁定风速区间向高风速段迁移,但实际涡振抑制效果仍需结合三维模型气弹试验最终判断。     

山区桁架梁悬索桥颤振稳定性气动优化研究

为研究山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥的颤振稳定性及其气动性能优化措施,以某大跨度钢桁架梁悬索桥为工程背景,通过有限元计算分析及主梁节段模型风洞试验,研究其主梁颤振稳定性能.针对大桥颤振临界风速低于颤振检验风速,设计并试验对比了封闭桥面板中央开槽、中央上稳定板和中央下稳定板三种气动优化方案.试验结果表明,采用格栅板封闭桥面板中央开槽并设置中央下稳定板能有效提高大桥的颤振稳定性.     

澜沧江悬索桥关键技术和建设管理

祥临公路澜沧江悬索桥是云南省第一座现代化大跨度悬索桥，主跨380m，结构新颖，施工难度大，大桥设计与施工具有鲜明的特点。本文介绍了大桥的工程概况、设计特点、现阶段施工关键技术以及针对悬索桥工程特点采取的具体项目建设管理做法，在云南山区悬索桥等大型工程建设管理方面进行探索。     

大跨度索塔桥梁测量施工的控制技术

结合某大跨度索塔桥梁工程实例,针对主桥梁段重量大、挂篮悬浇线形控制难度大等特点,对桥梁结构各施工环节制定详细的测量施工方案,控制桥梁线性和内力,达到设计成桥状态。