自锚式悬索桥主缆成桥线形及空缆线形计算

介绍了基于分段悬链线法和抛物线法的自锚式悬索桥主缆成桥线形及空缆线形计算的原理和方法。成桥线形计算内容主要包括主缆理论成桥线形计算、主缆无应力索长计算、主缆与主索鞍切点计算及主索鞍位置计算。空缆线形计算内容主要包括索鞍偏移量计算、空缆理论线形计算及索夹安装位置计算。同时结合工程实例对比分析了抛物线法和分段悬链线法求解主缆成桥线形和空缆线形的误差影响。     

柔性悬索桥主缆空缆线形分析及索夹安装位置确定

从成桥和空缆两种状态对柔性人行悬索桥主缆线形进行分析,采用解析方法计算主缆无应力长度,根据吊杆间缆索无应力长度确定索夹位置,并以空缆和成桥状态下索夹坐标进行验证。实际桥梁空缆和成桥状态测量结果显示索夹位置满足设计要求。     

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.     

悬链线理论精确定位悬索桥基准索股

在悬索桥施工过程中,基准索股是否能精确定位是关系到整个悬索桥成桥主缆线形是否达到设计线形,因此本文考虑采用悬链线理论对大跨度悬索桥基准索股理论计算垂度在温度、塔偏、主塔预抬量影响下进行修正,推导出各影响因素下的修正系数,根据影响因素变化量进行修正得到基准索股实际架设垂度,并根据基准索股实际垂度与实际架设垂度差值进行放索量的计算,通过调整索长来进行基准索股线形的调整。算例分析表明:本文根据悬链线理论进行的基准索股架设时影响因素下的修正系数的推导是正确可行的。     

武汉杨泗港长江大桥成桥状态的统一悬链线计算方法

针对采用分段悬链线法计算悬索桥主缆成桥状态的缺陷,以武汉杨泗港长江大桥主桥(主跨1 700m的钢桁梁双层悬索桥)为背景,提出一种新的悬索桥主缆成桥状态计算方法。该方法基于传统分段悬链线理论对索段进行受力分析,推导出全桥索段的统一悬链线方程,以主缆斜率最小点作为计算起始点,根据主缆线形与斜率的关系和变形相容条件建立方程,利用主缆张力的水平分力与垂度的变化规律求解方程。该方法能保证对平面悬索桥的缆索结构求解收敛。根据该方法编写程序对杨泗港长江大桥主桥主跨主缆的成桥状态进行分析,并与分段悬链线法的计算结果进行对比,结果表明该方法正确可行。该方法的计算结果已成功应用于杨泗港长江大桥主桥的设计中。     

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.     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

不等主跨三塔空间缆索悬索桥主缆线形解析计算方法

为精确求解地锚式不等主跨三塔空间缆索悬索桥的主缆线形,提出了基于分段悬链线理论和非线性GRG法、结合静力平衡条件和几何相容条件的悬索桥主缆线形解析计算方法.计算成桥线形时,建立与基本未知量数量相等的控制方程并规划求解基本未知量的合适取值,依次求解主跨、次主跨、边跨、锚跨线形.其中,求解主跨线形时需给定首末端及跨中点坐标...     

悬索桥主缆线形的实用计算方法

根据解析迭代法的原理,结合悬索桥在恒载作用下的受力特点,整理出悬索桥主缆成桥线形计算、主缆索长在鞍座处的修正计算、无应力索长计算、鞍座顶推预偏量计算、空缆状态索夹安装位置计算的实用方法。在镇山大桥的应用表明,这些计算方法是简单有效的。     

地锚式悬索桥结构参数计算

普遍认为悬索桥成桥几何线形为二次抛物线和分段悬链线,根据力学平衡条件以及几何变形协调条件采用分段悬链线法计算结构参数时,提出了考虑主缆自重约束方程以及在求解非线性方程组的数学方法上做了改进,计算出空缆结构参数主索鞍预偏量以及空缆索夹安装坐标。采用解析法编写程序对江阴长江大桥进行验证,应用表明本文程序在悬索桥空缆结构参数计算中稳定、准确且收敛快。     

葑溪大桥施工控制

为了保证葑溪大桥的施工安全和质量,根据预应力混凝土斜拉桥悬臂浇筑和支架现浇非对称施工特点,建立施工控制计算模型,探讨影响主梁线形及斜拉索索力的因素,并制定相应控制措施,对主梁线形、内力、索力、牵索挂篮应力和变形进行有效监控.施工控制结果表明:成桥状态下,主桥轴线实测标高、桥梁应力状态、成桥索力均满足设计要求,挂篮在施工过程中的应力状态及变形情况与试验变化趋势基本一致.     

悬索桥主缆成桥线形确定的有限元新算法

为提高悬索桥主缆线形确定的有限元算法的执行效率,对单悬索结构ANSYS程序找形原有算法的不足进行分析,提出模型更新位移预测和残差补偿算法。该算法通过主动预测的变步长来更新模型,并采用有效方法来处理大步长更新所带来的不利后果。采用该新算法对2座桥进行计算,结果表明该新算法找形分析的计算结果可靠,计算精度及效率高。     

天津富民桥空间缆索系统关键技术

天津富民桥主桥为主跨157.081 m、边跨86.4 m的单塔空间索面自锚式悬索桥.主跨主缆为三维空间线形,在立面及平面的投影均为抛物线.空间缆索系统在设计过程中,尤其是对多个关键节点构造施工过程中各影响因素的控制方面面临着诸多技术问题.简要介绍该桥空间缆索系统的关键技术.     

天津富民桥主桥整体结构空间分析与设计

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,桥塔为独柱,主跨主缆采用三维空间线形,在立面及平面投影皆为抛物线,边跨主缆采用1组(2根并排)缆索不加竖向吊索形式.主要介绍该桥的结构设计特点,并简述整体结构空间分析计算结果.     

天津富民桥可转动索夹的研发

空间缆索结构的悬索桥主缆线形是空间结构,吊索也是空间结构.空间缆索结构悬索桥的索夹在体系转换时需要与吊索一起在空间进行转动.阐述了一种新型的可转动索夹,其结构能较好地适应空间缆索结构悬索桥体系转换的需要.该索夹已在天津富民桥工程中得到应用.     

天津富民桥主缆初张力的探讨

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主缆在主跨采用三维曲线线形,吊索在横桥方向为倾斜布置.主缆初张力对该桥空间缆索体系施工方案有根本影响.重点探讨主缆初张力对该桥主索鞍与散索套安装、主缆架设、调索与体系转换等施工环节的影响问题.     

自锚式悬索桥空间索面主缆架设

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主跨主缆线形在竖向及水平向投影均为曲线.主要介绍该桥空间主缆架设施工技术.     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

单塔空间索面自锚式悬索桥缆索系统安装的测量控制

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,主缆架设、吊索第1轮张拉采取线形控制为主的措施,空间缆索施工测量控制环节非常重要.从测量仪器的配置、三维坐标测量系统的建立、误差分析以及成功解决空间体系施工线形测量问题等方面,介绍了该桥缆索系统安装的测量控制技术.     

武汉二七长江大桥桥塔索道管精密定位方法

为保证武汉二七长江大桥(斜拉桥)施工时索塔的几何形状及空间位置符合设计规范要求,通过布设精密测量施工控制网、构建三维坐标数学模型完成塔柱索道管定位。步骤如下:在岸上布设3个强制观测墩,和全桥控制网组成高精度加密控制网;在岸上的劲性骨架上安装索道管定位架、焊接索道管调整装置后,整体吊装并调整劲性骨架的位置,完成岸上初定位;在塔柱劲性骨架上设置控制点,建立独立坐标系进行索道管高精度定位测量。精度分析表明,该方法对索道管定位的测量精度完全满足±5mm设计的要求。