悬索桥鞍槽纵向曲线设计

为更加合理地设计悬索桥的鞍槽纵向曲线，提高悬索桥施工控制的精度，基于弹性悬链线的解析解，建立了具有复合圆弧曲线的鞍槽纵向曲线设计方法．在拟定主索鞍处转点到两切点的距离或水平距离，或拟定散索鞍弧段半径后，根据索鞍的受力平衡条件及两圆弧段之间的几何关系。建立了求解主索鞍鞍槽纵向曲线的一元非线性方程及散索鞍的二元非线性方程组．对应每种鞍座的设计还建立了相应的高效作图法，指出主索鞍的设计以拟定转点到切点水平距离最简单．最后，为了证明公式的正确性，给出了1个算例．     

张拉锚跨丝股法架设悬索桥及其施工控制

在悬索桥施工过程中,索塔偏心调整是保证结构的受力状态和线形与设计一致的重要环节.不同的施工调整上述偏心的方法各有差异,张拉锚跨丝股法作为一种新的悬索桥施工方法与传统采用预偏主鞍,在施工过程中顶推主鞍的方式不同.通过对澜沧江大桥施工及设计的分析研究,对张拉锚跨丝股法架设悬索桥的施工过程及施工控制的内容和参数进行了介绍,并提出根据施工控制条件制定详细的锚跨丝股张拉过程的循环条件,以此保证结构各构件在施工中是安全的及成桥时能达到设计位置.最后对锚跨丝股分两批张拉进行施工控制模拟,并得出锚固丝股张拉批次越多,张拉次数就会增长的越快等结论.     

张拉锚跨丝股法架设悬索桥及其施工控制

在悬索桥施工过程中,索塔偏心调整是保证结构的受力状态和线形与设计一致的重要环节.不同的施工调整上述偏心的方法各有差异,张拉锚跨丝股法作为一种新的悬索桥施工方法与传统采用预偏主鞍,在施工过程中顶推主鞍的方式不同.通过对澜沧江大桥施工及设计的分析研究,对张拉锚跨丝股法架设悬索桥的施工过程及施工控制的内容和参数进行了介绍,并提出根据施工控制条件制定详细的锚跨丝股张拉过程的循环条件,以此保证结构各构件在施工中是安全的及成桥时能达到设计位置.最后对锚跨丝股分两批张拉进行施工控制模拟,并得出锚固丝股张拉批次越多,张拉次数就会增长的越快等结论.     

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。     

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.     

悬索桥空缆状态下锚跨主缆索股张力的计算与监测

运用自行编制的悬索桥施工过程主缆架设计算程序,对张花高速公路澧水大桥主缆架设期间空缆状态下的锚跨索股张力进行了计算.主缆架设完成时,采用索力动测仪对索股张力进行了测试.对该桥索股架设完成时的索力测试数据与锚跨部分丝股张力的理论计算结果进行了比较.分析结果表明:在控制好主缆线形的同时,锚跨逐索股张力的理论计算数据与实测数据吻合.考虑到索股理论计算模型与实际的差异以及环境因素的干扰,部分索股张力的实测值与理论值有差距,因此,有待于理论上的进一步研究.     

悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发

按悬索桥的实际情况将主缆简化为受沿弧长均布荷载和吊点的集中荷载，主缆在吊索之间的线形为悬链线，在吊点处的线形则根据力学平衡条件和变形相容条件加以确定，因此悬索桥的主缆线形为分段悬链线。据此理论建立了一套悬索桥主缆成桥线形和施工过程计算的精确方法，并开发了真正的Win32软件Sgkz2000,笔者对其计算原理、方法和软件开发情况加以介绍。     

温度影响下主缆线形精细计算方法研究与应用

悬索桥施工前,应通过基于有限元方法的杆件正向装配及逆向拆除法来进行正反向计算,若2种计算得到的成桥状态各项数据闭合且合理,则可基于此确定其各项施工参数。但上述计算是基于设计基准温度,而施工时环境温度与设计基准温度存在差异,且主缆索股的垂度与线形受温度影响较大,上述2种温度的差异使得主缆架设完成时其空缆线形参数与理论值不一致。因此,在施工前及施工过程中应根据2种温度的差异对主缆形状的影响规律来调整空缆状态下主缆的线形。为此在悬索桥施工过程主缆线形的解析计算方法基础上,推导了2种温度影响下主缆形状计算表达式,并编写成数值计算程序用于主缆施工控制过程中,能保证施工完成时桥梁处于合理成桥状态,本计算方法也可用于其他悬索桥的主缆施工过程中。结合大跨径地锚式悬索桥算例,验证了悬索桥主缆施工过程中考虑温度因素的空缆线形计算方法的正确性。     

南京白果桥主缆长度计算

根据自锚式悬索桥的实际受力特点,介绍了主缆长度的计算方法——分段悬链线法。该方法根据力学平衡条件和变形相容条件,采用解析表达式和数值迭代计算方法解决主缆长度计算问题,自动计入索曲线的非线性,并结合工程实例阐述该方法在主缆下料时的应用,证明该方法是可靠有效的。     

悬索桥主缆索股锚跨张力控制研究

以某悬索桥进行工程实例分析,考虑了温度对主缆索股边跨和锚跨张力的影响.分析结果表明：在散索鞍固定时,温度对锚跨索股张力的影响远大于对边跨的影响,对锚跨索股张力的影响系数约为-5kN/℃,而对边跨索股张力的影响系数约为-1kN/℃.当索股温度差大到一定程度时,单靠摩擦力已不能防止索股在鞍槽内出现滑移,需采取其他措施防滑;介绍了该大桥锚跨索股张力实际控制手段及成果,提出了合理的施工控制建议.     

滚石冲击钢筋混凝土板的弹塑性动力响应研究

滚石冲击钢筋混凝土板过程伴随复杂的能量转化,基于经验或Hertz接触理论的传统钢筋混凝土板抗冲击设计与实际状况有较大出入.为探索一种更加高效准确的滚石冲击响应计算方法,引入Olsson针对正交各向异性复合板提出的冲击动力控制方程,结合弹塑性接触理论开展滚石冲击钢筋混凝土板动力响应分析,并与Hertz解及动力有限元解进行对比,结果表明:相同条件下,Hertz理论解由于仅考虑板的弹性变形,其峰值冲击力较弹塑性理论解和动力有限元解分别增大31.8%和77.1%,其最大压痕深度较后两者分别增大17.3%和61.8%,而基于弹塑性接触准则的冲击动力响应更加接近于动力有限元解,趋于真实,且避免了复杂建模过程,高效可行.      

车下弹性吊挂设备悬挂刚度选取方法

以车体低阶弹性振动、刚体振动和设备有源振动为输入, 提出了一种能够快速、简便确定弹性设备悬挂刚度的方法;在充分考虑吊挂设备各个方向上可能出现耦合振动、设备安装间隙、允许最大振动位移等因素的前提下, 推导了任意悬挂方式吊挂设备的刚体振动频率计算公式;给出了车下弹性吊挂设备悬挂刚度的选取方法与分析流程;以某动车组为例, 建立了车体与动力包的耦合振动分析模型, 计算得到了动力包的点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率和三向悬挂刚度的取值范围, 并对比了动力包悬挂刚度理论计算结果与有限元结果。研究结果表明:在已知车体或吊挂设备基本参数的前提下, 采用提出的方法无需通过复杂的动力学建模分析即可计算出其点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率, 与有限元计算结果相比, 刚体振动频率的最大相对误差为6.88%;计算所得动力包刚体振动频率与车体对应振动频率的比值均有效避开了耦合区间[0.750, 1.414], 因此, 采用提出的方法可快速、准确地确定吊挂设备的刚度范围, 从而避免设备与车体之间的共振。      

Dynamic Responses of Long-Span Transmission Tower-Line System Subjected to Broken Wires

A macroscopic finite element modeling approach was proposed to calculate the vibration of a tower-line system subjected to broken wires with software ANSYS/LS-DYNA. In the finite element model, not only the nonlinearity of wires and suspension insulators are considered, but also the support towers are included. The incremental and iterative approaches are combined by applying the unbalanced loads incrementally during each iteration cycle. The approach was illustrated with an example of a Hanjiang-River long-span transmission line system subjected to a shield wire and a conductor failure, respectively. The analysis results showed that the proposed dynamic simulation approach can demonstrate the kinetic process of the tower-line system subjected to wire ruptures: The frequencies of line components were lower and densely distributed, but the frequencies of tower components were higher and sparsely distributed. Anyhow, the dynamic effects of wire ruptures on tower-line system could not be ignored in analysis of tower-line system subjected wire failures.     

索道桥静力与横向稳定性分析

索道桥是以钢丝绳为主要受力构件的一种柔性悬索体系桥梁。利用有限元软件M IDAS建立某索道桥的空间计算模型,静力计算结果与试验实测值吻合良好。在计入主缆几何刚度的基础上,开展桥梁空间横向稳定性分析,提出多种提高其横向稳定性的方案;通过不同方案下桥梁横向稳定性对比,从中推出最优方案。分析方法与结果可为同类索道桥的设计与施工提供参考。     

轨道结构强度有限元分析

应用有限元方法及ANSYS软件建立了有碴轨道结构有限元分析模型，计算了几种工况下轨道结构各部件的位移、应力等强度指标。结果表明模型计算位移值与试验实测值接近，强度指标计算值比传统方法计算值稍小，考虑到传统方法偏于保守，说明模型是合理、可靠的。     

猫道荷载在悬索桥施工控制中影响分析

采用分段悬链线计算方法,以贵州北盘江大桥为例对猫道的架设参数进行了计算,并考虑了由于猫道边中跨分离所产生的不平衡水平力及猫道荷载对悬索桥施工控制参数的影响。工程实践表明,该方法计算准确,为猫道施工计算和悬索桥施工监控提供了参考。     

基于Kelvin链率型模型的混凝土徐变有限元计算

基于混凝土徐变固结理论,推导出一种计算混凝土徐变的递推格式,递推过程可以结合使用有限元商用软件来完成。首先,基于Kelvin链模型,将徐变Volterra积分方程转化为率型徐变积分微分方程;其次,将时间进行离散,通过引入中间变量,把率型徐变积分微分方程转化为可递推计算徐变方程;再次,使用可递推计算徐变方程,结合应力应变增量弹性本构关系,建立考虑复杂应力状态下混凝土徐变分析的包含初应变的应力应变增量弹性本构关系。在此本构关系基础上,构建初应变弹性结构有限元分析模型;最后,作为应用,对Ansys有限元商用软件进行二次开发,用Fortran语言修改Ansys软件中材料本构子程序Usermat,并用其计算了一些现有算例。计算结果表明,研究结果与现有算例结果吻合优良。研究方法无需记录应力历史,大大提高计算效率,亦为复杂结构混凝土的徐变计算提供了另一条有效途径。     

复杂形体转动惯量计算方法的研究

提出用有限网格剖分法求解复杂形体转动惯量的计算方法，给出了三角形和弓形两种单元计算公式，该法简捷，精度高，适用性强，便于程序计算。     

大跨度悬索桥沉井基础施工过程研究

沉井因其基础刚度大、经济性好的优点被广泛用于桥梁的深水基础和悬索桥锚碇基础.沉井的下沉是施工控制的关键技术,已经引起了高度关注,但设计中多采用偏于保守的平面简化计算方法,造成资源的浪费.采用三维有限元软件建立了沉井基础的平面和空间实体有限元计算模型,对某大跨度悬索桥锚碇沉井基础施工关键技术进行了平面和空间受力分析,进一步分析了沉井的隔墙与井壁在施工过程中的受力特性.对沉井基础的设计和施工均具有较大的指导和借鉴作用.