银川滨河黄河大桥工程主桥结构体系研究

银川滨河黄河大桥主桥采用三塔双索面组合梁自锚式悬索桥,跨径布置为(88+218+218+88)m。桥址处地震基本烈度Ⅷ度,设计基本地震动加速度峰值为0.26g。为解决中、边塔在静动力荷载下的响应过大问题,需要选择合理的纵横向结构体系。对此三塔自锚式悬索桥塔、梁、墩的合理连接方式进行研究,结构纵向针对漂浮、塔梁固定约束、弹性索约束、阻尼体系等进行力学特性分析;横向对固定约束、阻尼体系进行对比分析。经综合比选,纵向采用中塔设置粘滞阻尼器,其余塔墩处纵向自由,横向各塔墩处设置金属阻尼器的双向阻尼体系,可有效地控制结构静动力响应。     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响,采用不同的塔梁连接体系以及设置不同性能的纵向约束装置,都会对悬索桥地震作用下的内力和位移产生不同的效果。作为大跨度的桥梁典型形式,对悬索桥进行抗震性能的研究十分重要。以某多塔悬索桥为背景,建立了桥梁的空间动力模型,对模型进行非线性时程计算,研究了中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响,总结了黏滞阻尼器的减震效果及其参数对多塔悬索桥地震响应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的地震反应,提出了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和黏滞阻尼器设计参数。结果表明:中塔固接体系多塔悬索桥的梁端位移可以得到有效控制,但其中塔受力最为不利。对于中塔固结、边塔设置阻尼器的体系,随着阻尼系数增加,主梁位移减小趋势减缓,阻尼器参数应参照造价、效益综合选择。中塔放开,边塔设置阻尼器体系与全阻尼器体系响应基本一致,在保证结构安全的情况下,可适当考虑中塔处放开,依靠边塔阻尼器和纵向滑动支座来限制主梁位移。对于中塔固接、边塔设阻尼器体系,当阻尼器参数较小时,减震效果不明显,主要依赖中塔固接来限制梁端位移。阻尼器参数的合理取值也受到结构自身刚度的影响。     

自锚式悬索桥主塔稳定计算方法及影响因素分析

自锚式悬索桥力学特性与传统地锚式悬索桥有所区别。该文分析了稳定计算原理,并以西宁市海湖新区文汇路跨湟水河大桥为例,将主塔稳定计算放在全桥总体模型中进行,考虑了全桥其他构件对主塔刚度的影响,分别针对不同边界条件计算主塔稳定临界力。结果表明:主梁纵向约束条件对自锚式悬索桥的主塔稳定计算影响较大,当塔梁之间设置纵向约束时,主塔稳定临界力相比纵向滑动体系提高较多。塔梁之间的转动约束对主塔稳定影响相对较小。     

主梁纵向约束方式对单塔自锚式悬索桥结构设计的影响

单塔自锚式悬索桥结构一般采用半漂浮体系,主梁纵向约束的模拟对结构设计有较大的影响。以大沽河航道桥为例,通过有限位移理论计算分析主梁纵向约束方式对结构设计的影响,由分析可知:主梁纵向约束方式对主缆、吊索、主梁及桥墩的设计影响不大,且考虑支座非线性时荷载作用效应基本满足线性关系;主梁纵向约束方式对桥塔、结构纵向变位设计影响很大,且考虑支座非线性时荷载作用效应不满足线性关系;在单塔半漂浮体系自锚式悬索桥设计中,为避免采用较大的伸缩缝,建议桥塔处设置纵向限位装置。     

自锚式悬索桥结构体系分析

为了研究结构体系对自锚式悬索桥力学性能的影响,以某座主跨406 m自锚式悬索桥方案为原型,采用非线性有限元软件BNLAS进行模拟计算,分析了不设外伸跨和设外伸跨两种结构体系的力学差异,并研究了主梁约束方式对结构受力的影响。分析表明,外伸跨、主梁约束方式对自锚式悬索桥的力学行为影响较大。     

海岸独塔自锚式悬索桥内力分析

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的力学性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,基于Midas/Civil有限元分析软件,进行了活载、温度、风荷载等主要荷载及其组合作用下大桥结构力学性能分析和动力特征分析。分析表明:(1)活载对缆索系统内力和位移影响最大,温度作用影响较小,纵向风荷载和其余荷载影响都很小。(2)活载作用下主梁竖向位移正负值之和为桥梁跨径的1/350,本桥纵梁竖向刚度相对较柔。(3)结合静动力分析可知,主梁纵向位移较大。应该必须采取必要措施限制主梁在制动力、纵向风或地震作用下的纵向位移,保证正常使用的舒适性和安全性。     

鹦鹉洲长江大桥钢-混结合梁悬索桥方案研究

鹦鹉洲长江大桥初步设计推荐其主桥采用200 m+2×850 m+200 m三塔四跨悬索桥方案,综述该方案总体设计.主缆束股采用127φ5.1 mm的镀锌高强钢丝,主缆应力验算安全系数取2.2.主梁采用四跨简支钢-混结合梁,以避免桥塔处主梁出现较大负弯矩.主梁支承体系采用纵向半漂浮体系,以降低主梁梁端位移.中塔采用钢-混组合结构,其上段钢塔柱采用弯矩较小、施工较简单的纵向人字形塔柱.南、北两侧锚碇均采用重力式结构,北锚采用沉井基础,南锚采用地下连续墙方案构建锚碇基础.散索鞍采用全铸鞍体与特制大吨位柱面钢支座相结合的结构.     

钢—混组合梁悬索桥结构设计

介绍某地锚式钢-混组合梁悬索桥的结构设计。该桥呈半漂浮结构体系,在桥塔和主梁之间安装竖向支承、纵向阻尼器和横向挡块以增强抗震性能;组合梁由钢结构主梁、横梁、纵梁和钢筋混凝土结构桥面板构成,中心梁高2.775 m。主塔为钢筋混凝土框架结构,其截面采用五边形,塔高81 m。主塔塔底设置两个矩形承台,并设系梁,每个承台布置9根φ2.5 m钻孔灌注桩。锚碇采用重力式嵌岩锚碇结构,扩大基础。主缆采用镀锌铝高强平行钢丝束,PPWS工法架设。采用Midas Civil和自编软件SBSS等程序进行计算分析,结果表明该桥各项检算均满足规范要求。     

三塔自锚式悬索桥中塔纵向抗弯刚度研究

为研究三塔自锚式悬索桥的索塔纵向刚度对结构整体受力的影响,首先,阐述了悬索桥的计算理论和增大悬索桥纵向刚度的方法,并对其中的增大中塔纵向抗弯刚度进行分析,通过建立全桥的分析模型,对某三塔自锚式悬索桥结构关键设计参数中的中边塔纵向抗弯刚度比分7种工况进行对比分析,得到了该桥中塔刚度对桥梁结构受力的影响规律,并给出了该桥中边塔刚度比的合理取值范围。结果表明:中塔纵向抗弯刚度的增加可以显著提高三塔自锚式悬索桥加劲梁的竖向刚度,而对两侧边塔的刚度影响不大;在活载作用下,中塔纵向抗弯刚度的增加使中塔的内部发生内力重分布;得出该桥的中边塔刚度比在1～1.5范围内较为合理,并给出了该桥中边塔刚度比的合理取值范围,为类似的工程建设提供参考。     

马鞍山长江大桥三塔悬索桥关键技术研究

马鞍山长江大桥主桥为2×1 080 m三塔两跨悬索桥。三塔悬索桥的结构行为与两塔悬索桥不同,为防止主缆在中塔鞍座内滑移,围绕减少中塔两侧主缆缆力不平衡差值措施,对中塔塔、梁固结体系、半漂浮体系和全漂浮体系进行静力、动力和抗风性能分析,确定采用各项性能均较优的塔、梁固结体系。同时,对桥塔刚度和结构形式进行分析和比选,确定中塔采用上塔柱为钢结构、下塔柱为混凝土结构的钢-混凝土叠合塔。钢塔柱与混凝土塔柱采用底座连接方式,连接采用110束3715.24的可更换钢绞线索进行锚固。为减小塔、梁固结处的固端弯矩,降低桥塔下横梁的扭转内力,经比选,中塔处梁高采用5.0 m;中塔下横梁梁高采用6.5 m。     

大跨径双塔自锚式悬索桥地震响应分析

为研究自锚式悬索桥在地震力作用下结构的动力特性及内力与位移变化特点,以某大跨径双塔自锚式悬索桥为研究对象,采用反应谱法和非线性时程分析法,探讨桥梁结构在地震力作用下的内力与位移变化规律。分析结果表明,桥梁竖向刚度比横向刚度小,纵向及竖向地震动对主梁纵向位移影响较大,横向位移受横向地震动影响较大。     

结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析

以嘉绍大桥6塔斜拉桥为研究对象,详细分析了刚性铰以及塔梁纵向约束形式对6塔斜拉桥动力特性和地震反应的影响特点.分析结果表明:(1)刚性铰的设置对多塔斜拉桥主梁的1阶对称侧弯振型频率和1阶对称扭转振型形状影响较大,但对于多塔斜拉桥地震反应影响很小;(2)塔梁纵向约束形式主要改变多塔斜拉桥主梁的竖弯和侧弯刚度,随着纵向约束增强,主梁竖弯和侧弯振动频率增加,并且部分振型形状发生明显改变;(3)全漂浮体系的位移反应过大,而全固结体系的内力反应过大;(4)部分约束体系的位移反应很小,边塔和中塔的内力反应亦较小,而次边塔的内力反应则过大.因此,刚性铰的设置对多塔斜拉桥抗震性能影响很小,而塔梁纵向约束形式则对其抗震性能产生重要影响.     

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。     

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。     

高烈度地区自锚式混凝土悬索桥设计与计算分析

为研究高烈度区采用T构体系自锚式混凝土悬索桥地震作用对桥梁受力的影响,以唐山湾跨海自锚式混凝土悬索桥为分析对象,采用数值计算方法进行空间杆系有限元计算分析。分析结果表明:T构体系自锚式混凝土悬索桥在横桥向地震作用下桩基出现了较大的拉力,副跨边墩的桩基设计受横向地震力控制。大桥采用副跨边墩与梁固结的T构体系在地震作用时可减小地震对主塔的影响。     

斜拉-悬吊协作体系桥地震反应分析

为研究斜拉-悬吊协作体系桥的抗震性能,以一座主跨1 400m的斜拉-悬吊协作体系桥方案为背景进行分析。采用MIDAS Civil建立桥梁三维有限元模型,采用地震反应谱和时程分析方法进行水平和竖向地震作用下结构的地震反应分析以及结构非线性对地震反应的影响分析,并通过与相同主跨悬索桥和斜拉桥方案地震反应的对比,探讨斜拉-悬吊协作体系桥在超大跨度桥梁中的适用性。结果表明:在水平地震作用下,斜拉-悬吊协作体系桥塔、梁结合处的主梁和塔柱以及塔底截面产生最大内力,应重视这些关键截面的抗震设计;斜拉-悬吊协作体系桥的抗震性能介于斜拉桥与悬索桥之间,更偏向于悬索桥,比斜拉桥优越,适用于主跨超千米的大跨度桥梁。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

铅芯橡胶支座在自锚式悬索桥隔震设计中的应用研究

文中以某双塔混凝土自锚式悬索桥为例,基于主塔内力的减震控制设计,并分析铅芯橡胶隔震支座参数变化对主梁、主塔地震响应的影响,以及隔震结构的减震效果。结果表明,隔震结构基频减小,基频随着隔震支座水平等效刚度的减小而减小;原结构地震作用主要由单塔承担,隔震结构由双塔共同承担;钻芯橡胶支座明显减小了主塔的抗震设计内力,增强了主塔的抗震性能。     

三塔四跨悬索桥合理结构布置形式研究

为明确不同结构布置形式应用在三塔四跨悬索桥中的合理性,构建了主跨600～1 400m范围内的5座三塔四跨悬索桥,对汽车荷载作用下结构竖向刚度及主缆抗滑系数这两项控制指标进行了计算分析,并深入探讨了不同主跨跨径下塔梁连接形式、缆梁连接形式及缆索系统布置形式对结构产生的影响。研究表明:三塔四跨悬索桥在单跨满布汽车荷载下,随主跨跨径的增大,"中塔效应"越易缓解;当对鞍座进行适当改进以提高主缆与鞍座间的名义摩擦系数后,三塔四跨悬索桥桥跨布置可大幅拓宽;塔梁连接形式对"中塔效应"的影响体现在其纵向约束存在与否,无纵向约束体系的竖向刚度及主缆抗滑系数显著降低;缆梁连接形式对"中塔效应"的影响非常明显,但其导致了中央扣及部分吊索的疲劳、锚固及索夹滑移问题;缆索系统布置形式对"中塔效应"影响较弱,协作体系仅会产生不利的影响。综合对比分析表明:从缓解"中塔效应"的角度出发,不设置中央扣,塔梁间设置纵向约束的平面缆体系更适用于三塔四跨悬索桥。     

三塔悬索桥中塔弹性纵向约束对结构设计的影响

以泰州大桥为例,用有限元法分析了三塔悬索桥中塔弹性纵向约束的合理弹性刚度,研究了弹性纵向约束对主塔、加劲梁、主缆以及结构动力特性的影响,研究结果表明,设置弹性索能有效改善三塔悬索桥的受力性能。