考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥成桥状态力学性能分析

针对目前进行悬索桥分析时不考虑主缆抗弯刚度的现状,以某特大跨自锚式悬索桥为工程背景,在定性分析考虑主缆抗弯刚度后主缆、吊索、加劲梁、主塔等关键构件受力与线形特点的基础上,探讨不同简化假定条件下主缆受力与线形计算公式;运用有限元软件MIDAS/Civil,通过选取适当的单元类型及合理的结构参数建立有限元模型,分析比较考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥成桥状态下的力学特性,探讨考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥的力学行为,得到考虑主缆抗弯刚度后结构整体刚度有所加强的结论。     

三汊矶自锚式悬索桥锚箱试验研究

自锚式悬索桥不同于常规的地锚式悬索桥,它是把主缆直接锚固在加劲梁的两端,加劲梁不仅要承受较大的弯矩,而且还要承受相当大的轴力。如何在合理的构造布置下将主缆的水平分力平顺地传递到加劲梁上,同时保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度和稳定性,这是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。长沙市三汊矶湘江大桥是一座双塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固,并且主要由腹板将主缆轴力传递给整个加劲梁。该文介绍了大桥钢锚箱1∶3.2大比例模型试验,并且对作为主要传力构件的腹板和锚固体做了详细对比分析,验证了大桥锚箱的安全性和可靠性,为三汊矶大桥锚固结构的设计提供直接指导。     

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异.针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析.结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振.各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型.     

混凝土自锚式悬索桥锚固区模型研究

成都清水河混凝土自锚式悬索桥是一座独塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固在混凝土加劲梁梁端,主缆轴力主要通过钢锚箱传递给整个加劲梁,并介绍了清水河大桥锚固区1:2.5的大比例模型试验的设计与制作.     

关于自锚式悬索桥几个问题的探讨

自锚式悬索桥以其优美的外观、经济性和易于建造,在国内外受到关注。跨度发展到300多米,加劲梁由钢梁发展到钢筋混凝土梁,主缆由单主缆发展到双主缆,由双塔到单塔,结构形式向复杂化发展。文章首先介绍了自锚式悬索桥的发展史;然后,介绍了日本此花大桥、韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰新桥以及我国大连金石滩金湾悬索桥四座典型的自锚式悬索桥的方案设计与施工中的经验,供工程设计与施工人员参考。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

基于挠度理论的自锚式悬索桥受力特性分析

基于挠度理论,分析了矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、加劲梁纵坡和整体升降温对两塔三跨自锚式悬索桥结构受力特性的影响。此外,还讨论了加劲梁在轴向压力作用下的稳定性及其极限跨径。分析结果表明：矢跨比越小,主缆拉力越大、加劲梁的轴向压力也越大,而结构的整体刚度越低;边中跨比越大,结构的整体刚度越低,加劲梁在轴向压力作用下的横向稳定性也越差;主缆抗拉刚度或者加劲梁的竖向抗弯刚度越大,结构的整体刚度越大;加劲梁纵坡和整体升降温对结构受力的影响通常较小,可以忽略不计;自锚式悬索桥的极限跨径由加劲梁的横向第一类失稳及其屈服强度共同控制。     

CFRP主缆自锚式悬索桥静动力性能及其地震响应研究

为了研究CFRP材料作为主缆应用于自锚式悬索桥的静动力特性,以一独塔自锚式悬索桥为例,建立三维有限元模型,分别应用CFRP材料和高强钢材作为其主缆进行对比分析,其中CFRP主缆按照与钢材等强度和等刚度的原则设计,在汽车荷载和风荷载的工况下,比较其静力特性,在横向、纵向和竖向3个方向的地震激励工况下,比较其地震响应特性。分析结果表明:将采用等刚度原则设计的CFRP材料作为自锚式悬索桥的主缆后,主梁弯矩、主缆拉力均有所减小,结构内力有了明显改善,桥梁自身的偏位也较钢主缆的自锚式悬索桥有了大幅度的减小,桥梁结构的振动频率却呈现出增加的状态,这些对于桥梁是非常有利的,而采用了CFRP主缆的自锚式悬索桥表现出更好的地震响应。因此,从静、动力特性及其地震响应而言,采用等刚度原则设计的CFRP主缆的自锚式悬索桥的性能最优。     

天津富民桥设计施工关键技术研究

为研究空间索面自锚式悬索桥的受力特性;以天津富民桥为例,对空间索面自锚式悬索桥索缆的计算方法、空间索鞍的受力特性和施工方案、吊杆与钢箱梁连接构造、锚固端受力、钢箱加劲梁屈曲模态、动力性能等关键技术进行分析研究。结果表明在设计空间索面自锚式悬索桥时,应注意主缆和鞍座安全系数的取值应比平行索面的要大;吊杆与钢箱梁的连接方式既要保证缆索索力的传递,又要满足吊杆万向转动的要求;钢箱加劲梁屈曲模态可不必过分注意;由于钢箱加劲梁内存在较大的轴向力,导致自锚式悬索桥的动力性能和地锚式悬索桥有一定的区别。这一结论对日后设计、修建空间索面自锚式悬索桥,具有现时的指导意义。     

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.     

大跨径自锚式悬索桥合理成桥状态的确定方法

通过对有限位移理论和解析迭代法的分析,对基本参数进行分析研究,提出了确定自锚式悬索桥合理成桥状态的思路和方法。以主缆为切入点,在确定主缆线形及吊索、加劲梁内力的情况下,最终得到主缆和吊杆的无应力长度及施工结构状态。基于上述理论,以某主跨328 m的自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座预偏量、成桥阶段加劲梁、吊杆的内力,确定了该桥的合理成桥状态。     

几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计

主缆锚固区是自锚式悬索桥的关键传力区域,主缆锚固区结构型式的合理选择和设计是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。以几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计为工程实例,对混凝土结构锚固、钢结构锚固及钢混凝土组合结构锚固3种主缆锚固区常见的锚固方式进行结构设计和计算的对比分析,得出3种锚固方式的优缺点及合理选择主缆锚固区结构型式的条件。     

空间主缆自锚式悬索桥成桥吊索索力优化计算

成桥吊索索力的计算以及主缆线形的确定是空间自锚式悬索桥设计的难点,关注加劲梁的合理受力状态,选取合适的目标函数、设计变量和状态变量,探讨吊索索力的优化计算方法。在吊索力确定以后,结合索段数值分析法和非线性有限元法可以得到自锚式悬索桥主缆的线形和无应力索长。该方法可以推广到空间自锚式悬索桥的初步设计计算中。并以江西上饶大桥为例,验证该方法的有效性。     

自锚式悬索桥动力特性及结构参数影响规律研究

以浙江省江山市北关大桥——自锚式悬索桥为工程实例，利用大型通用有限元程序ANSYs建立空间有限元模型，并计算了前20阶频率及振型。然后具体探讨分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数的变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响规律，同时对1座虚拟的相同跨径的地锚式悬索桥进行了对比分析，比较了这两类桥的动力特性，得到了一些有意义的结论，可为自锚式悬索桥的固有振动分析、抗风抗震设计提供参考依据。     

宽箱梁自锚式悬索桥主缆锚固区受力分析

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区,逐渐传递到主跨加劲梁;竖向分力则主要通过边跨自重平衡。现以太原市通达街跨汾河的四跨单塔自锚式悬索桥为背景工程,针对其锚固区梁段宽度大、锚固构造复杂等特点,建立主缆锚固区的板壳实体有限元模型,并计算分析了主缆力作用下,宽箱梁段支座间的荷载分配关系、锚固区局部受力情况、主缆力在锚固区的传递机理等,为今后同类型结构的设计提供依据。     

自锚式悬索桥初始平衡状态分析

以辽宁省朝阳市黄河路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对自锚式悬索桥在加劲梁自重作用下的初始平衡状态进行分析研究,并通过实桥分析表明自锚式悬索桥初始平衡状态的确定方法及计算过程。同时,改变了以往对主缆垂度非线性模拟主要采用等效弹性模量的计算方法,该文应用Lu/L比值反映主缆垂度的计算方法。     

空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

结合悬链线理论和几何非线性有限元方法,对空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法进行了研究。提出了空间主缆和吊索的线形及内力的迭代计算方法,在此基础上建立成桥状态的几何非线性有限元模型,进行非线性迭代计算并不断修改单元无应力原长及刚度矩阵,直至节点位移满足精度要求,即确定了全桥结构的成桥状态。利用该方法能得到满足设计要求的自锚式悬索桥成桥状态,并得到了主缆、吊索、加劲梁的线形、杆件内力等重要信息。算例验证表明了该计算方法是可行的,能够满足工程计算精度要求,可用于空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定。     

独塔非对称自锚式悬索桥合理约束体系研究

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区逐渐传递到主跨加劲梁,竖向分力则主要通过边跨自重平衡。在静力情况下,主梁为超静定体系;在动力情况下,通常为全漂浮或者半漂浮体系来达到减隔震目的。这样就会造成主梁约束转变的情况,这个问题在独塔非对称自锚式悬索桥中尤为凸显。本文以太原市通达街跨汾河的四跨独塔非对称自锚式悬索桥为背景工程,建立全桥有限元模型,分析了全桥在静力及动力情况下不同约束体系对全桥受力的影响,为今后同类型结构设计提供依据。     

大跨窄梁悬索桥结构体系对静动力刚度的影响研究

大跨度窄梁悬索桥,结构轻柔、整体刚度低,抗风问题突出。结构静动力刚度是大跨度桥梁抗风的基础参数。该文以一座大跨窄梁悬索桥为工程背景,基于空间缆索分段悬链线理论和桥梁三维有限元模型,多工况系统对比分析加劲梁刚度、主缆垂跨比、主缆间距和吊点宽度等参数对静动力刚度的影响。研究发现：加劲梁刚度对大桥的整体刚度贡献较大,与结构的静动力刚度呈正相关,尤其对结构的竖向和扭转静动力刚度影响明显;主缆垂跨比对大桥扭转静动力刚度影响较大;主缆间距和吊点宽度对大桥的静动力特性影响有限。