悬索桥主缆抗弯刚度的数值分析

为了研究主缆抗弯刚度对悬索桥受力性能的影响,采用有限元参数化建模方法对某悬索桥进行了模拟,模型中考虑了边界条件、荷载形式和主缆线形等因素,分析了加劲梁和主缆位移、内力和应力的变化规律。结果表明,考虑主缆抗弯刚度后,加劲梁竖向位移、弯矩和应力减小。并且随着主缆抗弯刚度的增大,加劲梁静力响应逐渐减小。在对称荷载作用下,索梁最优刚度比为0.5左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小30%和70%;在非对称荷载作用下,最优刚度比为0.1左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小25%和60%。主缆与塔顶鞍座的连接方式和主缆线形对加劲梁位移、内力和应力也有一定的影响。     

关于悬索桥的重力刚度

随着悬索桥跨度的增大,加劲梁的竖向抗弯刚度提供给整个桥跨结构的刚度仅占次要地位,而悬索自身的重力刚度却占有重要的作用．为加深对重力刚度的进一步认识,笔者对特大跨度的悬索桥的重力刚度进行简要的理论推导,在忽略加劲梁存在的情况下,可近似地计算悬索桥的变形和内力．     

关于悬索桥的重力刚度

随着悬索桥跨度的增大,加劲梁的竖向抗弯刚度提供给整个知跨结构的刚度仅占次要地位,而悬索自身的重力度度却占有秉的作用。为加对重力刚度的进一步认识,笔者对特大跨度的悬索桥的重力刚度进行简要的理论推理,在忽略加劲梁存在的情况下,可近似地计算悬索桥的变形和内力。     

连续超大跨悬索桥的刚度特征

为了解不同结构参数对连续超大跨悬索桥的影响,对重力刚度法进行了推广,研究了连续超大跨悬索桥体系的静力刚度特征．考虑主塔抗弯刚度和主缆弹性伸长,导出了多跨悬索桥挠度的计算公式,探讨了悬索桥跨数对重力刚度分布和最大挠度的影响,以及中间塔抗弯刚度对挠度的影响．结果表明,跨数和中间塔抗弯刚度对连续超大跨悬索桥的重力刚度和最大挠度有显著影响．     

基于ANSYS的悬索桥空间主缆扭转问题计算方法研究

自锚式悬索桥在体系转换过程中,通过对吊杆在垂直于纵桥向的竖平面中进行张拉并锚固于加劲梁上,从而形成空间主缆自锚式悬索桥结构。因主缆和吊杆形成空间索系,很大程度上减小了此类结构在横桥向荷载作用下的内力和位移。但是,该种桥型的主缆在由空缆时的平面状态转变为成桥时的空间状态过程中会产生扭转变形。基于此,在主缆索夹安装前应正确给定其安装预偏角,从而避免索夹在成桥状态下扭转破坏。但应注意到,在ANSYS等软件中,主缆一般是用杆单元进行模拟,无法通过计算获取主缆的扭转角度。以杭州某空间主缆自锚式悬索桥为研究背景,提出在ANSYS中对梁单元的部分参数进行特殊取值来模拟主缆,计算主缆的扭转角。理论分析表明,将梁单元抗弯刚度取合理的较小值时,其受力特点便接近于索单元。最后,对某空间主缆自锚式悬索桥的缩尺相似模型进行数值模拟,得到了该模型主缆在吊杆横向张力下扭转角度的数值计算结果。从而在一定程度上解决了运用通用有限元软件计算悬索桥主缆扭转角度这一难题。     

基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究

应用重力刚度法推导了集中力和均布载荷作用下三塔四跨悬索桥主缆的无量纲位移的理论表达式;分析了跨数、边中跨比以及恒载和活载集度对三塔四跨悬索桥重力刚度挠度的影响规律,及三塔四跨悬索桥不同于两塔悬索桥的新特征。研究表明:多跨悬索在恒活载作用下主缆的力学特征主要决定了三塔四跨悬索桥整体结构刚度的基本特征,单跨悬索和多跨悬索力学行为的差异是两塔和三塔悬索桥力学特征差异产生的根本原因;应用重力刚度法分析的三塔悬索桥行为特征与基于有限元方法计算的结构行为特征有很好的一致性。     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

一种计算自锚式悬索桥吊杆成桥张拉力的方法研究

确定自锚式悬索桥吊杆合理张拉力是自锚式悬索桥设计施工要解决的关键问题。基于吊杆在施工张拉过程中主缆位移具有弱相干性原理,将加劲梁视为连续梁结构,根据能量最小原理及变形协调原理,可确定吊杆的成桥张拉力。     

确定自锚式悬索桥吊杆合理成桥张拉力的综合方法探讨

自锚式悬索桥吊杆合理张拉力的确定是自锚式悬索桥设计施工要解决的关键问题。充分利用吊杆在施工张拉过程中主缆位移具有弱相干性原理,将加劲梁视为连续梁结构,根据能量最小原理及变形协调原理,综合确定了吊杆的成桥张拉力。     

斜拉索刚度对索辅梁桥结构效应影响分析

以重庆东水门长江大桥为依托,采用有限元软件Midas Civil建模,对结构整体进行控制计算,分析研究斜拉索刚度的变化对新型索辅梁桥成桥状态的主塔塔底弯矩、塔顶纵向位移、牛腿处下弦杆弯矩、主梁跨中轴力、跨中挠度、索力的影响。     

半整体式桥台无伸缩缝桥静力分析

为了克服桥梁伸缩缝病害,考虑了桥梁上部结构、下部结构和基地土的共同作用,建立了半整体式桥台无伸缩缝桥的静力计算模型。以一座长100 m PC连续箱梁桥为例,对该桥在重力、车辆和季节性温度变化荷载作用下进行了弹性大变形分析,对相应的有伸缩缝桥和整体式桥台无伸缩缝桥分析结果进行了对比。结果表明:半整体式桥台无伸缩缝桥主梁的弯矩、剪力、挠度和下部结构的轴力与有伸缩缝桥接近,但主梁中出现了轴力,下部结构弯矩和剪力较有伸缩缝桥大,说明半整体式桥台无伸缩缝桥消除了伸缩缝的病害,结构整体刚度大,是一种有应用推广价值的桥型。     

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.     

悬索桥索夹的设计及验算

悬索桥主要结构由主缆、桥塔、吊索、加劲梁等组成。索夹位于每根吊索和主缆的连接节点上,是主缆和吊索的连接件。结合工程实例,对索夹布置、索夹构造的确定、索夹安全系数验算及索夹强度验算进行了详细介绍。     

"先缆后梁"施工建造自锚式悬索桥的研究

针对100~400 m中小跨度的自锚式悬索桥,提出了一种先架缆后挂梁的设计施工方案.计算了施工过程中墩顶必须承受的最大水平拉力,分析了桥墩尺寸、临时固结和稳定性等关键问题.结果表明,在中小跨度范围内,墩顶最大水平力可以由墩来承受,从而能够克服目前自锚式悬索桥“先梁后缆”施工的弊端.