大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

悬索桥静力仿真分析中敏感性参数研究

为实现大跨度桥梁仿真分析精细化的要求,在悬索桥结构分析理论的基础上,以某悬索桥为工程实例,建立了悬索桥结构的有限元分析模型,进行了悬索桥桥面线形变化的敏感性参数分析。研究结果表明,主缆刚度对桥面线形变化非常敏感,吊索刚度、加劲梁刚度、主塔刚度、混凝土容重对桥面线形变化相对不敏感;在结构有限元模型建模过程中,应对计算模型的参数取值进行修正,以提高有限元模型的计算精度;结构敏感参数分析是结构有限元模型修正的基础,对其进行有效地分析,具有十分重要的意义。     

地锚式独塔悬索桥的极限跨径研究

推导了地锚式独塔悬索桥的主、边跨极限跨径计算公式,为验证超大跨径的地锚式独塔悬索桥在结构受力方面是否依然满足要求,试设计了一座主跨为2 000 m的地锚式独塔单跨悬索桥方案,建立结构有限元模型进行结构受力计算分析,结果表明:主缆应力以及加劲梁挠度均满足要求.     

大跨径悬索桥缆索体系抗火设计研究

以某运营的大跨径悬索桥为工程依托,建立其热-结构分析全桥模型,将随温度变化的钢材热工参数赋予给模型中的主缆和吊索,利用油罐车燃烧升温曲线模拟桥梁上油罐车燃烧放热,计算获得了主缆和吊索高温瞬态温度场。根据热-结构耦合理论计算得到桥梁主缆和吊索随时间变化的应力和抗拉强度变化特征,获得悬索桥主缆和吊索在油罐车燃烧下的破坏时间。为提高桥梁缆索体系的抗火能力,在缆索体系处设置耐高温的防火涂料,计算对比不同厚度防火涂料作用下主缆和吊索的瞬态温度场变化规律,获得了悬索桥缆索体系防火涂料的填涂厚度和吊索抗火设计的防火高度。     

基于响应面法的自锚式悬索桥有限元模型修正

自锚式悬索桥一般采用先架设主梁后安装主缆的施工方式,在体系转化过程中非线性受力状态非常复杂,因此有限元模型仿真分析计算难以准确把握真实桥梁的力学行为,所以对自锚式悬索桥有限元模型修正是必要的。依据能够反映真实桥梁结构响应的测试结果对桥梁的有限元模型进行修正,从而得到一个准确反映桥梁受力状况和健康状态的模型。该文通过对阳明滩大桥进行环境振动试验测试得到了桥梁固有频率,并以此为目标控制阳明滩大桥的有限元模型修正的各项参数配置。应用基于响应面法对该自锚式悬索桥实现基于动力测试的有限元模型修正,使得模型的准确度有了显著的提高。对其他结构相近的自锚式悬索桥有限元模型的建立有很好的借鉴作用。     

基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估

提出了一种基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估方法。该方法通过给定结构的目标可靠度指标反求主缆安全系数,计算出的主缆安全系数既考虑了结构参数中不确定因素的影响,又满足了预先给定的主缆可靠度水平。运用该方法评估了主跨跨径范围为2 000~5 000 m的悬索桥主缆安全系数。结果表明,参数的不确定性对悬索桥主缆安全系数会产生较大影响,忽略参数不确定性的影响会导致过高地估计主缆安全系数。     

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大，其结构动力刚度将不断下降，导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此，首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验，探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径；通过建立全桥三维杆系有限元模型，计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律，并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果，提出推荐的新型悬索桥结构体系；最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明：根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面，在保证颤振检验风速80 m·s^-1以上时可以使常规悬索桥跨径达到2 700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施，此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥，在保证颤振临界风速80 m·s^-1的情况下主跨跨径可达4 000 m;通过增加抗风缆...     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

某大跨度地锚式人行悬索桥静动力分析

为了验算结构在静力荷载作用下全桥位移、主缆和吊杆应力是否满足规范要求,分析抗风缆对大跨径人行悬索桥横向刚度的贡献以及自振特性的影响.文章以一座主跨223.5m双塔地锚式人行悬索桥为实例,利用有限元软件MI-DAS/Civil建立模型,通过节点坐标和桁架单元初拉力的反复迭代,研究得出主缆和吊杆的初始内力、桥梁结构初始刚度...     

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。     

大跨径CFRP缆索悬索桥的静力特性的模拟分析

对大跨径碳纤维增强聚合CFRP缆索和钢缆索悬索桥的静力特性进行理论对比分析,从理论的角度探索CFRP缆索应用于大跨径桥梁的优点.采用有限元建模对比分析了CFRP/钢缆索悬索承载效率,说明CFRP缆索更适合用于超大跨径悬索桥,随着跨径的增大,CFRP缆索的优点就越明显;对比分析了恒荷载作用下,CFRP缆索主缆最大拉力、锚...     

空间异形索面悬索桥主缆成桥线形计算方法

空间异形索面悬索桥的主缆受到吊索三个方向的作用力,由于空间吊索与空间主缆相互耦合作用,主缆成桥线形计算尤为复杂。鉴于此,基于分段悬链线理论,提出一种"空间问题正向平面化,平面问题逆向空间化"的新思路,推导出可同时考虑空间主缆与空间吊索相互耦合作用的空间异形索面悬索桥主缆成桥线形解析表达式。结合MATLAB软件编制空间异形索面悬索桥主缆成桥线形迭代分析主程序,并基于APDL参数化语言开发主缆平衡态分析验证子程序。以空间索面悬索桥——韩国永宗大桥、空间异形索面悬索桥——河南省宜阳县骏马大道跨洛河大桥为例,采用所提出的方法分别开展主缆成桥线形分析。结果表明:所提出的方法计算精度高、收敛速度快,可适用于各种索面悬索桥主缆成桥线形分析。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

泰州长江大桥主缆架设施工技术与控制指标

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式.其主缆架设要经过3个主塔,各工序均要复杂很多.笔者结合国内外首座千米级三塔悬索桥-泰州长江公路大桥上部结构主缆架设的施工进展情况,详细分析说明主缆施工中常遇到的困难及解决方法,为以后的三塔大跨悬索桥主缆施工提供有价值的参考.     

自锚式悬索桥梁缆施工方法探讨

以某大桥主桥(自锚式悬索桥)为工程背景,基于有限元分析理论,运用有限元软件MIDAS-CIVIL及桥梁博士建立有限元模型,分析及研究了自锚式悬索桥边跨梁缆同步施工的安全性及可行性,计算结果表明,大桥主桥自锚式悬索桥边跨梁缆同步施工是安全可行的,此施工方法是对以往自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式的创新,大大节约了工期,对同类桥梁施工具有借鉴及指导作用。     

自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析

自锚式悬索桥非线性主要表现在主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩、徐变.该文以辽宁省朝阳市黄河路主跨73+180+73 m双塔双索面自锚式悬索桥工程为研究背景,运用有限元计算软件Midas/Civil建立模型,分析自锚式悬索桥各非线性因素对桥梁结构的影响程度.     

一种基于ANSYS的悬索桥主缆找形计算方法

提出了一种基于ANSYS有限元程序的悬索桥主缆找形计算快速迭代方法,采用APDL参数化设计语言编制了计算程序;程序考虑几何非线性,且在迭代过程中引入动态修正,迭代过程收敛快、精度高,可精确计算悬索桥主缆成桥状态和空缆状态线形。     

悬索桥主塔的一种简化分析方法

针对悬索桥主塔的初步设计,提出了一种简化分析模型。模型中采用等效弹簧模拟主缆对桥塔的约束作用,推导了考虑倾角变化的主缆约束刚度解析表达式,并与Ernst公式和有限元分析结果进行了对比。基于挠度理论,将桥梁荷载转化为作用于塔顶的水平力和竖向力,根据主塔受力平衡分析,建立了主塔荷载-位移矩阵方程。为了验证该文方法的正确性,建立了一个三塔四跨悬索桥有限元模型,然后对两种方法计算的主塔位移和弯矩结果进行了对比,结果吻合良好,表明该文提出的简化分析方法可以用于悬索桥主塔的初步分析与设计。     

悬索桥空中纺线法架设主缆施工技术

悬索桥主缆空中纺线法,简称AS法,是通过循环牵引系统往复拽拉高强钢丝,在猫道上现场制作平行钢丝索股的主缆施工方法。为解决悬索桥主缆AS法架设的难题,基于国内外技术调研,详细介绍了AS工法架设主缆的施工原理及施工工艺,并深入研究了施工设备和施工工艺,建立了悬索桥AS法架设的施工工法。将该工法成功用于贵黄高速阳宝山特大桥的主缆架设工程中,为国内悬索桥主缆设计、架设提供了一种新的工法选择,同时可供“一带一路”中的海外悬索桥工程及超大跨径悬索桥(主跨2 500 m以上)建设推广应用。