单根吊索断裂时自锚式悬索桥强健性分析

为分析单根吊索破坏是否会引起其余吊索的连续性破坏,并验算吊索安全系数的取值是否合理,以某在建自锚式悬索桥为例,利用通用有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,采用构件拆除法分析单根吊索断裂时周围吊索的静力和动力响应增量、内力及动力放大系数,进而探讨吊索安全系数取值。结果表明:单根吊索断裂对相邻吊索的静力和动力影响剧烈,动力效应显著;当吊索的安全系数减小为1.5时,边跨最短吊索断裂会引起同侧吊索的连续断裂,导致桥梁倒塌;该桥吊索安全系数取为3.0是合理的,能够确保单根吊索断裂时桥梁的强健性。     

基于有限元模型的吊索损伤识别与定位的研究

悬索桥的吊索在运营期间的安全是桥梁结构安全的最重要条件之一。为了深入的对悬索桥吊索损伤识别与定位进行研究,应用有限元软件Midas建立了某悬索桥的的整桥有限元模型。探讨了单根吊索不同损伤的情况下结构多阶模态的变化情况,同时也对多根吊索损伤时结构多阶模态的变化情况进行了研究。研究结果表明吊索的损伤导致结构模态的变化,通过基于运算数据建立了模态振型变化率指标曲线可以看出曲线的突变值大小与吊索的损伤程度有关,随着吊索损伤程度的加深,敏感性指标增大。通过敏感性指标值的大小,结合有限元分析,可以实现对吊索损伤程度的识别。采用这种方法能准确、可靠、有效地对吊索进行损伤识别与定位。     

中承式拱桥吊索损伤对吊索系静张力的影响

基于中承式拱桥的有限元建模,考虑到吊索损伤对吊索拉伸刚度的影响,运用一阶矩阵摄动理论,采用刚性拱模型,研究了中承式拱桥吊索损伤对吊索系静张力的影响,导出了吊索系张力矢量因损伤变化的表达式,并用工程实例进行计算机仿真研究。研究结果表明:吊索的损伤会引起吊索系静张力的重新分布,即引起损伤吊索自身静张力的减小及邻近吊索静张力增大,随着损伤的增大,这种变化也逐渐增大;损伤大小与吊索静张力的变化呈近似的线性关系。这一结果对中承式拱桥吊索损伤的检测有实际参考价值。     

某钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂影响分析

为提高钢管混凝土系杆拱桥的结构安全性,给桥梁加固提供依据,以某三跨下承式钢筋混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元法建模,通过模拟某系杆拱桥单根吊杆或2根吊杆突然断裂情况,分析桥梁的内力和变形状态。结果表明:刚性拱刚性系梁结构,整体刚度大,单根或2根吊杆断裂,结构整体性没有遭到破坏;吊杆一般不会发生连锁断裂;系梁一般不会发生裂缝迅速开展等事故,但会产生局部裂缝或引起既有裂缝的延伸;内力变化端横梁大于中横梁;单根或2根吊杆失效对全桥的变形影响不大;跨中和1/4跨附近处的吊杆是养护重点。     

钢管混凝土系杆拱吊索力的测试与调控

针对钢管混凝土系杆拱桥的成桥吊索力值与设计值的差异分布,建立了受索力影响的目标调控矩阵,采用有限元对钢管混凝土系杆拱桥吊索力进行了分级优化计算,研究了各目标阀值下的吊索力全桥分布状态。研究结果表明:选取拱肋不同的分级变形作为调控阀值得到的索力,除边吊索外的其余吊索力值均可控制在5%以内;选取主梁不同的分级变形作为调控阀值得到的索力差异性较大;以拱肋变形和主梁变形的合理阀值同时作为调控目标得到的索力值与设计值和实测值相近,分布均匀。     

结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究

为了研究系杆拱桥在关键构件损伤后的安全性能和内力重分布规律,以某钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,设置吊杆损伤、吊杆失效和拱肋损伤不同工况,对比分析该桥在损伤状态和完好状态下的结构性能,分析损伤状态对其动力特性、稳定性、结构位移和内力的影响。结果表明:吊杆损伤、失效和拱肋损伤会使桥梁整体刚度降低、自振频率减小,但对振型基本没有影响;吊杆损伤、失效和拱肋损伤会导致桥梁稳定性降低,但降低幅度较小,对失稳形式没有影响;吊杆损伤会引起桥面竖向位移和吊杆应力增加,但对拱肋弯矩影响不大;吊杆失效会对其相邻部位产生显著影响,使结构发生显著的内力重分布;拱肋损伤对桥面竖向位移和吊杆应力影响很小,对拱肋弯矩影响较大。     

空间缆索悬索桥吊索断裂时的强健性分析

悬索桥吊索是整个结构较为薄弱的位置,吊索突然断裂对相邻吊索存在巨大冲击,内力在短时间内迅速增大,存在破坏的风险,从而影响整个桥梁结构安全。依托空间缆索悬索桥宝塔坪特大桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构空间模型,采用杀死单元的方式使特定位置的吊索退出工作。考虑结构阻尼的影响,进行瞬态非线性时程分析,研究空间缆索悬索桥不同位置、不同数量吊索断裂时,相邻吊索瞬时内力响应情况以及整个结构的强健性。结果表明:单根吊索断裂时,对左右两侧相邻3根吊索的内力扰动较大,更远处的吊索在内力重分布平衡之后,其内力值变化很小;吊索断裂位置越往跨中靠拢,相邻吊索的损伤动力响应越大,结构破坏风险以及安全隐患越高;跨中同侧连续两根吊索同时断裂时,相邻吊索的瞬时损伤动力超过吊索的破断力,断索瞬间有一定概率导致相邻吊索也发生断裂,进一步可能引起邻近吊索依次连续断裂,最终导致结构破坏。因此有必要在跨中短吊杆处设置中央扣或者采用刚性短吊杆,防止跨中短吊杆疲劳破坏,达到提高结构强健性的目的,同时有必要加强跨中短吊索的疲劳检测频率。     

张家界大峡谷玻璃桥缆索系统设计

张家界大峡谷玻璃桥为人行景观桥,该桥采用主缆跨度为430m的空间索面玻璃桥面悬索桥。该桥横桥向布置2根主缆,单根主缆由19根索股组成,每根索股由91丝直径为5.1mm的镀锌高强钢丝组成,采用平行钢丝预制束股法制作。该桥鞍座采用间接传力结构型式,鞍体为全铸结构,架梁过程中需沿顺桥向从边跨向主跨顶推鞍座以协调桥塔两侧的主缆缆力,从而保证桥塔的受力安全。该桥长吊索索体采用高强平行钢丝,短吊索索体采用钢拉杆,吊索安装时利用缆索吊运至相应的安装位置后与索夹连接。索夹分为有吊索索夹和无吊索索夹2种类型,均为销接式,采用上、下对合型结构形式,用高强螺杆连接紧固,两半索夹利用缆索吊运至相应的安装位置后与主缆连接。     

某钢管砼系杆拱桥静载试验分析

以新竣工某下承式钢管砼刚架系杆拱桥为背景工程进行成桥静载试验，介绍了静载试验方案设计，通过挠度、应变、吊索索力等实测数据与理论数据的对比分析，说明该桥处于较好的弹性工作状态，为该桥后期使用与管理提供科学依据。     

飞燕式钢管混凝土系杆拱桥静动力特性分析

该文以飞燕式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件Miads/Civil建立空间分析计算模型,进行静、动力特性及稳定性分析。主要研究了拱肋在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的受力状况、系杆在各个施工阶段张拉力的确定及成桥后混凝土收缩徐变对拱肋位移的影响。分析了该桥的结构自振频率和振型特征。结果显示:该桥的稳定系数满足规定要求。     

单塔空间索面自锚式悬索桥悬吊结构安装与体系转换

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,该桥体系转换是通过对吊索进行3轮循环张拉与几轮循环索力调整来完成,主要介绍悬吊结构(索夹与吊索)安装及体系转换技术.     

自锚式悬索桥锚箱模型试验研究

自锚式悬索桥索梁锚固区域结构复杂,容易产生应力集中,研究锚固区域在索作用下的应力大小、分布十分重要。针对佛山平胜大桥吊杆锚箱进行足尺模型试验,得到索梁锚固区的应力状态、分布和传力途径,对自锚式悬索桥锚箱设计具有一定指导意义。     

悬索桥吊索高阶涡激振动及摆锤式MTMD减振技术研究

为了解大跨度悬索桥吊索出现的大幅高频振动现象,并进行减振,以国内某主跨1688 m的悬索桥为背景(最长吊索长184.6 m),基于理论方法和施工期吊索大幅高频振动实测结果,分析吊索的振动类型及参数(频率、阻尼比);提出一种摆锤式多重调谐质量阻尼器(MTMD,其由一定形状的锤头提供质量参数,由钢绞线提供刚度及阻尼参数),采用有限元和室内试验的方法,分析其振动特性,并进行实桥验证。结果表明:该桥吊索振动频率范围为5~25 Hz,阻尼比低,单个吊点的多根吊索易发生同相位的高阶涡激振动;摆锤式MTMD单个锤头具有2个控制主频,自身阻尼比约10%,具有位移放大作用,对高频振动的响应灵敏,在很宽的频率范围内具有很好的减振性能;摆锤式MTMD可有效增加吊索自身阻尼比,控制吊索高阶涡激振动,实测减振效果达到90%以上,具有很好的实用性。     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

某异型系杆拱桥空间力学特性分析

为研究斜吊杆异型系杆拱桥的空间力学特性,以某异型系杆拱桥为研究对象,采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,分析其在施工和使用阶段的静、动力特性及结构稳定性.分析结果表明:该桥斜吊杆附加应力对拱肋影响较大,全桥纵、横梁框架体系整体刚度较大,拱肋挠度对整体降温比较敏感,使用阶段各吊杆应力幅比较均匀,为50 MPa左右;拱肋侧倾刚度较小,拱肋刚度对全桥刚度贡献较大,各阶段稳定系数均较高;吊杆调索对全桥应力水平有较大影响,施工中应予注意.     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

自锚式悬索桥施工控制中的力学特性

研究了自锚式悬索桥施工控制过程中的力学特性,提出并论证了主缆位移的弱相干性原理和吊杆力的相邻影响原理,即张拉吊杆对非张拉点主缆的位移影响很小,可以忽略;对相邻吊杆内力的影响较大,而对于远处吊杆的内力影响较小。当吊杆通过接长杆锚固在加劲梁上,并在加劲梁被张拉离开支架前这两个原理都是适用的。将这两个原理应用于浙江金华康济桥的施工控制中,仅通过3轮张拉吊杆就顺利地实现了体系转换,使主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍的顶推量和吊杆力都达到了设计要求。文章所述原理和方法对自锚式悬索桥的施工控制具有普遍的指导意义。     

成渝高速公路内江提篮拱桥吊杆更换施工

成渝高速公路内江新龙坳提篮拱桥建成于1994年,检测中发现吊杆病害严重,需进行更换,介绍吊杆更换施工工艺及施工监测内容。     

下承式钢坦拱桥索力测试与分析

天津市友谊路立交主桥是一座下承式无风撑坦拱钢拱桥,该文采用频率测定法对该桥成桥恒载下的吊杆索力进行测定,并运用索力分析理论和有限元法计算吊杆索力,通过比较分析,结果表明该桥的吊杆索力满足设计要求。在建模分析及吊杆索力计算时就如何考虑锚固形式、计算长度和刚度的影响进行了介绍,具有一定的借鉴意义。     

空间大角度长调节量吊索及其在天津富民桥上的应用

介绍一种新型的用于空间缆索结构悬索桥的空间大角度长调节量吊索,对其结构设计、具体实施方式、张拉方法等进行叙述,通过与传统结构的吊索对比得出其优异性,并通过在天津富民桥项目中的实施验证了该型吊索的可用性.