风荷载作用下斜拉桥悬臂施工力学性能分析

砼斜拉桥在大悬臂施工过程中其变形及结构稳定性难以控制,尤其对于跨海湾的特大桥梁,在极端风荷载作用下更突出。文中以广东水东湾大跨度砼斜拉桥为工程背景,根据其主桥结构特点及当地台风情况确定临时墩设置原则;建立全桥精细化模型,对大悬臂状况下台风作用下边跨临时墩设置前后主梁和索塔的应力及位移进行分析,研究砼主梁及索塔的抗风安全性能。     

大跨斜拉桥施工期抗风措施方案研究

大跨桥梁主梁双悬臂施工阶段时结构的自振频率较低,抗风性能较差,该文以在建的某座大桥为背景进行抗风措施方案设计研究。在对多种方案进行动力特性分析的基础上,考虑该桥实际特点提出了"下拉索+TMD"的抗风措施。对采取施工抗风措施后的结构风致抖振响应进行计算,最后对该桥施工抗风措施减振性能进行计算分析和结构风荷载响应关键指标验算。结果表明:高墩大跨桥梁悬臂施工期风致振动响应较大,采取"下拉索+TMD"的抗风措施,可有效降低桥梁结构风致振动响应。     

禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术

禹门口黄河公路大桥为主跨565m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,边跨设计无辅助墩。主梁采用全回转桥面吊机双悬臂拼装施工,最大双悬臂长度达200m,边跨需增设临时墩,以提高施工期结构抗风性能、降低安全风险。通过设计难点分析,以施工全过程临时墩受力安全为原则,确定在11号和12号墩边跨侧距塔柱中心160m处设临时墩(由桩基础、钢管墩身、承重梁和横向限位等组成),其高度分别为39.6m和41.3m;临时墩与钢主梁采用临时铰(允许纵向位移)连接;临时墩的锁定和解除时机分别为13号斜拉索二张后和Z18号钢主梁安装后。采用有限元软件MIDAS Civil 2019建立全桥空间模型分析临时墩受力及钢主梁位移,并进行施工过程实时监测。结果表明:临时墩受力安全,结构可靠。     

洪山大桥施工阶段的抖振控制研究

通过洪山大桥斜拉桥相似模型的动力试验,研究其在最长悬臂结构体系及在不同的临时支承情况下的动力特性,并以该桥最大悬臂施工状态为例,计算了结构的抖振响应,然后分别对主梁增设抗风临时拉索和临时墩两种减振措施进行了分析。结果表明,对于大跨径斜拉桥的施工阶段,增设抗风临时拉索和临时墩是两种具有实际工程意义的抖振控制措施。     

临时墩对斜拉桥最大双悬臂施工状态的抗风性能影响分析

大跨径斜拉桥在最大双悬臂施工状态下其结构刚度较小,对于风荷载引起的结构风致振动响应较为敏感,增设临时墩能有效提高结构竖向刚度,改善结构抗风性能。以主跨跨径为316m的双塔斜拉桥最大双悬臂施工状态处于台风期为背景,通过有限元计算分析了3种临时墩设置方案(不设临时墩、设置边跨临时墩以及设置中、边跨临时墩),在最大双悬臂阶段对结构动力特性以及抗风性能的影响。研究结果表明:设置中、边跨临时墩方案对结构竖弯和扭转基频提高显著,相比于仅设边跨临时墩方案,结构颤振临界风速和静风扭转临界风速分别提高了82.5%和83.4%;设置中、边跨临时墩使结构主梁和塔柱在风荷载组合工况下位移响应大幅度减弱。     

大跨斜拉桥悬臂施工期抗风措施性能实测研究

以在建的某座大桥为背景,对其"下拉索+TMD"的施工期抗风措施性能进行实测。在对抗风措施方案进行动力特性分析的基础上,通过东华动态信号测试分析系统和加速度传感器来获取实测数据,分别采用桥面吊车横桥向紧急制动和人工激励TMD两种方式来激励桥梁,使其产生横桥向振动,实测桥梁结构的横向振动频率和阻尼比;采用环境激励来测试主梁竖向振动响应,识别其竖向振动频率。通过对比实桥加抗风措施前后阻尼比及频率的变化来对大桥施工时抗风措施的减振效果进行评估。结果表明:"下拉索+TMD"的施工抗风措施对高墩大跨度斜拉桥悬臂施工期的风振控制效果明显,可有效降低桥梁结构风致振动响应。     

大跨径斜拉桥抗风稳定性能研究

斜拉桥是一种对风荷载作用很敏感的结构,在风的作用下很容易颤振,以营口辽河大桥为例,使用大型有限元软件ANSYS建立合理的有限元模型进行抗风分析,分别计算了成桥状态、施工单悬臂状态以及施工双悬臂状态的结构颤振稳定性,位移形态,评估该桥的抗风性能.     

大跨斜拉桥悬臂施工期风致振动控制试验研究

大跨斜拉桥主梁双悬臂施工阶段易发生风致振动,本文以在建的某座大桥为背景采用风洞试验的方法对该桥悬臂施工期抗风措施进行研究。采用1∶200的缩尺模型比设计与制作最大双悬臂状态气弹模型,基于结构动力特性测试与大气边界层流场模拟展开试验,最后对施工抗风措施减振效果进行分析。结果表明:大桥施工抗风措施可以有效降低桥梁结构风致振动响应;试验结果与计算结果减振效率总体趋势一致。     

九江长江公路大桥塔梁临时约束设计及施工

九江长江公路大桥主桥为(70+75+84+818+233.5+124.5)m六跨不对称双塔双索面混合梁斜拉桥,南边跨及部分中跨为混凝土箱梁,其余为钢箱梁,钢箱梁采用双悬臂拼装施工工艺。为保证钢箱梁双悬臂施工期不平衡力作用下的结构及施工安全,在北塔与钢箱梁间设置了竖向、横向及纵向临时约束:通过钢绞线将设置在北塔下横梁上的竖向混凝土支墩和钢箱梁底部的钢支墩连成整体,形成竖向临时约束;竖向临时约束兼作钢箱梁双悬臂施工期间的纵向临时约束,主要由竖向临时约束产生的摩擦力抵抗在悬臂吊装过程中产生的不平衡力;在合龙阶段增设顶推装置进行纵向临时约束,兼做中跨顶推辅助合龙的顶推装置;横向临时约束主要由抗风支座和塔梁间的临时钢支墩实现。     

斜拉桥施工阶段风险识别及易损性评估

从结构易损性原理出发,结合空间有限元计算,对某斜拉桥最大悬臂阶段在不同风压作用下的内力及应力分布进行分析,并引入损伤系数这一参数来确定全桥结构中的易损单元.分析结果表明:该预应力混凝土斜拉桥在最大悬臂施工阶段的易损结构件为塔梁临时固结处及部分斜拉索.     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

混合梁斜拉桥双悬臂施工塔梁临时固结有限元分析

为验证广东中开(中山—开平)高速公路银洲湖大桥主跨530 m混合梁斜拉桥塔梁临时固结措施在主梁不对称双悬臂施工中不平衡力矩作用下的安全性,利用MIDAS/Civil建立全桥结构整体有限元模型进行初步计算,获得最不利不平衡力矩的出现工况;再通过有限元分析软件ABAQUS建立塔梁固结的局部空间有限元模型,采用降温法预定义温度场施加预应力荷载,分析最大不平衡力矩工况下索塔、主梁及固结措施的应力分布,并给出相应建议。     

大跨度斜拉桥主梁单悬臂施工风振控制

大跨度斜拉桥悬臂施工期抖振响应明显,采用谐波合成法对桥梁节点脉动风速时程进行模拟,基于Davenport抖振理论建立了大跨桥梁抖振时域分析方法。针对在建的某大桥主梁单悬臂施工期可能面遭遇台风袭击的情况,分别提出采用下拉索和调谐质量阻尼器(TMD)两种抗风措施方案,并进行减振效果对比分析。研究表明:大跨斜拉桥主梁悬臂施工期梁端风致振动响应较大,应予以重视;综合考虑航道等因素,采用调谐质量阻尼器(TMD)进行大跨度斜拉桥主梁悬臂施工期主梁振动控制效果较好。     

带箱内斜撑矮塔斜拉桥施工过程受力性能分析

为研究主梁为横向弯曲十竖向弯曲模式的矮塔斜拉桥在施工过程中的受力性能,以孟加拉新沙哈·阿曼纳特大桥主桥为背景,利用有限元软件对该桥施工过程进行模拟计算.分别计算了施工预拱度、施工过程主体结构的整体受力性能、挂篮荷载作用下主梁结构的局部受力性能及主梁双悬臂状态下的箱梁结构屈曲稳定性,并结合国内规范和美国AASHTO规范各自不同要求进行安全性分析.分析结果表明,桥梁各构件施工过程整体应力水平和最大双悬臂状态下的主体结构屈曲稳定性满足规范要求,各项受力性能指标基本满足结构安全性要求,部分区域局部应力偏大,应采取特殊施工工艺措施解决.     

港珠澳大桥青州航道桥钢箱梁安装施工技术

港珠澳大桥青州航道桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,钢箱梁高4.5m。塔区钢箱梁由1'#、0#、1#三个梁段组成长30.4m、重1000t的大节段,不设置存梁支架,采用2200t浮吊整体安装;2#梁段长15m,在国内外首次采用不对称安装工艺,吊装过程中,塔梁临时固结系统需抵抗约10000t.m的不平衡力矩,塔梁固结系统受力要求高;边跨由于没有斜拉索,钢箱梁无法采用悬臂拼装工艺,梁段总长134.45m,重3507t,采用双浮吊抬吊安装工艺,受崖13气田管线影响,船舶抛锚难度大,施工安全风险高。钢箱梁悬臂拼装过程中,为增加抗风稳定性,采用临时抗风索取代传统的临时墩,工艺先进。     

风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。     

连续刚构桥长悬臂施工状态抗风临时措施比较

连续刚构桥长悬臂施工状态结构具有大、轻、柔的特点,阻尼下降,因而对风的作用十分敏感,风致振动对结构影响较大。在研究国内外连续刚构长悬臂状态下抗风临时措施应用基础上,针对某海峡大桥长悬臂施工状态提出五种抗风临时措施,建立有限元模型比较不同措施下风槽钢连接的措施能最大程度降低结构响应,大大提高结构抗风性能,这对连续刚构长悬臂施工状态风振控制具有一定的借鉴意义。     

斜拉桥悬臂施工过程非线性稳定性分析

悬臂施工过程中桥梁结构体系和荷载不断变化,桥梁结构在悬臂施工阶段的稳定性最为突出。通过对湖北沪蓉高速公路铁罗坪特大桥悬臂施工过程非线性稳定性进行分析,探讨斜拉桥悬臂施工过程中影响稳定性的几种因素,研究斜拉桥悬臂施工过程非线性稳定性的规律。     

对于大跨直立混凝土斜拉桥体系动力性能的分析

基于传统大跨混凝土索塔斜拉桥结构基础上,构建了相同几何尺寸的CFRP索RPC梁斜拉桥体系。采用MIDAS软件对两种桥梁结构进行了动力特性分析,研究结果表明:新模型中采用RPC主梁材料具有较高的比刚度和比强度性能,在保证模型竖弯振型对应频率在80%有效范围内前提下,提高了桥梁整体结构的竖向刚度和桥梁基频,延缓了主塔可能产生的侧弯振型,保证了RPC主梁CFRP拉索斜拉桥具备优良的动力性能,从而提高了地震作用下斜拉桥体系的变形性能和受力性能。     

武汉市四环线汉江桥主梁边跨直线段施工支架设计

采用悬臂施工的混凝土斜拉桥,在合龙过程中边跨直线段是直接由支架结构支承的。文中采用有限元软件进行建模分析,综合考虑全桥施工阶段、温度效应、二次荷载,以及施加斜拉索等因素,模拟了边跨直线段支架全过程的受力状态。根据计算结果、结合主梁的施工工序,完成边跨直线段现浇支架结构的设计并付诸实施,保证了桥梁工程的顺利完工。