独柱塔空间缆索自锚式悬索桥缆索线形计算方法

以南京江心洲大桥为工程背景,基于Ohtsuki博士提出的空间缆索线形计算方法,对空间缆索自锚式悬索桥的主缆线形计算方法进行研究,推导空间主缆线形的迭代算法;针对自锚式悬索桥的受力特点,在缆索初始、精细平衡状态分析的基础上,增加修正平衡状态分析来考虑由于主梁和主塔压缩引起的主缆线形及内力变化;根据几何相容及力的平衡条件,确定索夹的安装位置,并给出空缆状态下主鞍座、吊索横梁的预偏量以及主鞍座的预抬量等控制参数.计算结果表明:自锚式悬索桥体系转换过程中缆索的几何非线性效应显著,体现在空缆到成桥状态主缆有较大位移,主缆与主鞍座空间切点位置也会有较大的变化.     

悬索桥索股架设参数敏感性分析

以湖北棋盘洲长江公路大桥为工程背景,在索架设施工阶段中,分析主缆无应力长度、主跨跨度、温度场和主缆弹性模量等参数变化对主缆跨中标高的影响。结果显示,大跨径悬索桥中主缆空缆线形对温度和主缆弹性模量较敏感,而主缆无应力长度及主跨跨度对主缆空缆线形的影响较小。     

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化.结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑.     

大跨度悬索桥主缆线形施工控制研究

主缆线形施工控制是悬索桥施工过程中极其重要的一环。为保证主缆线形精度要求,文中结合南溪长江大桥特点,从基准索股线形控制和一般索股线形控制2方面,分析研究主缆线形施工控制方法。用文中所述主缆线形施工控制方法,对南溪长江大桥主缆线形进行调整,经检测大桥线形良好,满足精度要求。     

2000 m级超大跨度悬索桥主缆架设影响参数研究

为研究地球曲率、温度、主缆弹性模量以及加劲梁恒载误差对2 000 m级超大跨度悬索桥主缆成桥线形的影响,以主跨2 180 m的广州狮子洋大桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥有限元模型,基于单一变量法对上述参数的影响性进行分析。结果表明：地球曲率对超大跨度悬索桥的主缆成桥线形影响较大,可通过在索股制造时对分跨标记点进行修正以避免该因素的影响;主缆成桥线形对温度变化极其敏感,建议增加温度测试断面数量以得到更为精确的温度场分布,据此对主缆成桥线形进行修正;主缆弹性模量影响索股的无应力长度,进而影响主缆成桥线形,需增加钢丝弹性模量的测试精度及抽样比例,得到符合实际主缆弹性模量的检测值,据此修正主缆成桥线形;加劲梁恒载误差对主缆成桥线形的影响很大,主缆架设前需要对钢梁进行称重并测试铺装材料的容重,根据实际重量重新计算主缆成桥线形,并且在铺装层施工时精确控制铺装层厚度。     

中渡长江大桥主缆无应力长度分析及影响因素研究

主缆无应力长度是悬索桥施工控制的重要参数之一,采用通用有限元软件Midas/Civil对中渡长江大桥主缆无应力长度进行分析,并对计算结果进行修正,得到了中渡长江大桥主缆各索股无应力长度表。同时,研究了主缆弹性模量、主缆钢丝平均直径、加劲梁自重等因素对主缆无应力长度的影响。结果表明:主缆无应力长度与主缆弹性模量、主缆钢丝平均直径呈正比关系,与加劲梁自重呈反比关系,并通过线性拟合得到相关比例系数,可为同类型桥梁主缆无应力长度施工控制提供借鉴。     

柳州红光大桥主缆施工控制

悬索桥施工精度主要体现为主缆架设精度，对影响主缆架设精度的主要因素进行了分析，介绍了柳州红光大桥主缆施工控制的主要过程及结果。     

损伤状态下悬索桥静动态响应的模型试验研究

面向健康诊断,设计制作了悬索桥结构整体试验模型.利用该模型,对悬索桥进行了加劲梁、主缆、吊索等基本构件的损伤状态模型试验研究.分析了损伤状态下,加劲梁挠度与应变、主缆应变、吊索应变、固有频率的变化规律.悬索桥结构各种响应对加劲梁损伤的敏感性很低,对加劲梁损伤位置的相关性也不明显.主缆损伤引起的悬索桥结构静动态响应变化最为明显,并且响应的变化对损伤位置和损伤程度都呈现良好的相关性.吊索损伤导致的悬索桥结构响应变化对损伤位置和损伤程度亦呈现良好的相关性.但导致的加劲梁挠度和应变变化幅度很小.     

五峰山长江大桥缆索系统施工控制技术

连镇铁路五峰山长江大桥为主跨1 092 m的公铁两用悬索桥,采用双主缆地锚式结构,其缆索系统由索鞍、主缆、索夹及吊索组成。该桥缆索系统施工过程较为复杂,为保证缆索系统施工满足验收标准的要求,对其主要参数敏感性进行分析,并开展施工精细化控制。结果表明:索鞍位置、主缆弹性模量、温度、主缆不圆度等参数均会对缆索体系的施工精度带来影响。根据施工全过程分析,在该桥缆索系统施工控制中,主索鞍共顶推11次,南、北塔累计顶推量分别为190 cm、196 cm;考虑实际钢丝直径、弹性模量和索鞍处曲线修正等,确定大桥主缆索股无应力长度为1 931.974～1 934.428 m;在主缆架设完成、紧缆后,测量实际空缆线形,按实际空缆线形对索夹位置及吊索长度进行修正。大桥缆索系统施工实测偏差结果均满足安装验收标准的要求。     

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.     

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。     

预应力混凝土矮塔斜拉桥线形敏感参数研究

以某预应力混凝土矮塔斜拉桥为工程背景,借助有限元程序系统研究了主梁重度与刚度、斜拉索初张力与刚度、温差荷载和预应力效应对成桥状态下主梁线形的影响程度。并将各参数划分为3个敏感等级,将对主梁竖向变形改变量超过10mm的影响参数:正温度梯度、均匀升温、主梁容重和均匀降温列为敏感性I级,这些参数对矮塔斜拉桥成桥线形影响程度最大,并对该类桥梁在施工中关键参数的控制提出合理化建议。     

斜拉桥参数优化及基于正交试验法的参数影响性分析

为研究斜拉桥结构设计参数的优化,基于某斜拉桥工程实例,选取斜拉桥的主塔高度,拉索面积,主塔刚度为分析参数。定义局部结构安全系数R以及全桥换算安全度E。同时选取了主塔最大应力,主塔塔顶位移,斜拉索最大应力,主塔根部弯矩,主梁最大应力,主梁最大挠度这些能反应斜拉桥结构内力性能的指标作为目标函数。首先使用基于控制变量法的参数优化分析,得到单个设计参数有利于斜拉桥力学状态的最佳取值。其次使用了基于正交试验法得出了主塔高度为84.52m,拉索面积增加20%,主塔刚度选取原刚度时是最佳的组合方案。同时得到全桥换算安全度影响最大的是主塔高度,其次是拉索面积,最后是主塔刚度。斜拉桥设计及参数优化的过程中,应重点考虑主塔高度和拉索面积。     

部分斜拉桥合理成桥状态的研究

部分斜拉桥结构以主梁受弯来承受大部分荷载,拉索索力可改善主梁受力状态,因此部分斜拉桥与斜拉桥一样,通过优化拉索索力来确定部分斜拉桥合理成桥状态下的内力非常必要。采用影响矩阵法原理,以结构应变能最小作为目标函数,对索力加以合理的约束条件,解决了多变量非线性函数的有约束优化问题,从而获得恒载作用下的最优索力和与之对应的合理成桥状态。并对已建部分斜拉桥索力进行实例优化分析。     

独柱塔自锚式悬索桥锚固横梁结构空间受力分析

南京江心洲大桥边跨主缆锚固大横梁设计独特,结构受力非常复杂.为了获得锚固横梁局部应力的大小与分布规律,对其传力途径进行研究,以通用有限元程序为计算平台,采用空间索单元模拟横梁中配置的预应力束以及主缆束股,三维块体元模拟混凝土锚固横梁,应用二次开发技术,建立精细三维有限元模型.在此基础上采用合理的加载模式对锚固横梁在空缆阶段和成桥状态2种不同工况进行应力计算与分析.结果表明:在空缆与成桥2种状态下锚目横梁的应力值与分布规律变化较大;为保证锚固横梁在施工过程中的受力状态处在合理的范围之内,锚固横梁中配置的大量预应力束应配合主缆束股的内力变化而分批次张拉.     

广州鹤洞大桥主桥斜拉桥设计

广州鹤洞大桥主桥为双塔双索面双主梁混合体系斜拉桥 ,主跨为 3 60 m工字钢混凝土叠合梁 ,边跨为1 44 m预应力混凝土梁。本文主要介绍该斜拉桥的工程概况、结构设计以及施工控制等主要参数和关键技术。     

悬索桥理想恒载状态的计算方法研究

悬索桥施工前,必须精确确定主缆和吊索等的无应力长度,而这些参数都需要通过理想恒载状态的求解来得到.为了克服已有方法的不足之处,首先完善了悬索桥的有限元模拟,包括基于悬索精确解析解的、可考虑节间荷载的索单元,能方便模拟各种鞍座及其顶推的鞍座-索单元,采用CR列式梁单元等.然后提出了将有限元法与数值解析法有机地结合起来的理想恒载状态求解方法.通过对润扬大桥的分析表明,本方法是精确而有效的,可用于悬索桥施工过程的精确分析和施工方案的优化.     

无索鞍预偏施工悬索桥的主缆施工控制计算

针对采用无索鞍预偏施工设计的悬索桥施工控制中主缆空缆状态、空缆标高等控制参数的计算问题,使用有限元程序ANSYS全桥统一建模,从link10单元初应变调整和单元生死功能入手,寻找结构的成桥内力状态,并从成桥状态出发,倒退至结构空缆,对应无索鞍预偏施工方法的空缆状态定义,调整结构受力,最终得到空缆状态的结构线形及内力参数。实例验证表明,该方法有效地解决了无索鞍预偏施工控制中主缆线形的计算问题。     

部分斜拉桥结构参数分析

针对部分斜拉桥结构特征,研究主梁高度、索塔高度、索塔抗弯刚度、边中跨比、边中跨无索区长度等结构主要参数变化对结构各部位荷载效应的影响规律.有助于深化认识结构主要构件梁、塔、索在活载作用下的力学性能,以便预估当结构某一主要参数变化时,可能出现的情况.为设计经济、合理的结构形式提供参考.     

参数增量变化分析在斜拉桥换索施工控制中的应用

斜拉桥换索施工控制需要在整个施工过程中对索力、主梁标高、主梁和桥塔应力等参数进行控制,通过建模计算分析,将参数增量变化分析方法运用于皎平渡斜拉桥换索工程实践中。结果表明,换索后斜拉索实测和设计索力误差控制在3%以内;主梁标高变化最大值为4~5 mm,经过换索桥面线形有所优化。参数增量变化分析法可用于混凝土斜拉桥换索工程施工控制。