曲线斜拉桥曲率半径设计参数的影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其张兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭转作用,受力复杂,具有高度空间性。以刚果共和国布拉柴维尔主跨为285m的曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥的曲率半径,建立不同曲率半径的曲线斜拉桥和相应的直线斜拉桥模型,以探究不同曲率半径对结构受力性能的影响规律。主要研究对象包括主梁内力、拉索索力、支座反力和主梁变形等,研究结果表明曲率半径对主梁扭矩、支座反力和内外侧索力差值影响较大,对主梁位移、弯矩和剪力影响较小。研究结果可为曲线斜拉桥的设计提供参考。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

大跨曲线斜拉桥Π形主梁分析方法研究

为获得适用于大跨曲线混凝土斜拉桥Π形主梁受力分析的实用方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立空间有限元模型,对斜拉索索力、支座反力、主梁内力进行计算对比。结果表明:曲线斜拉桥主梁"弯扭耦合"效应明显,由此导致的边墩支座脱空问题应引起重视;梁-板混合有限元方法能够反映实际工程的主要力学行为和特点,特别适合空间复杂受力的Π形截面曲线梁的受力分析。最后通过缩尺模型试验,验证了该方法用于实际桥梁受力分析的可行性。研究结果可为大跨Π形主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。     

跨越既有铁路线斜拉桥设计

山东济宁如意洸府河大桥主桥采用(60+80+320+80+60)m支座体系混合式结合梁斜拉桥。该桥边跨采用混凝土边主梁,中跨采用钢小边箱结合梁,桥塔采用H形混凝土塔,其基础采用钻孔摩擦桩,结构体系采用支座体系。主桥全宽40m,梁高2.7m,小角度斜跨繁忙运输的电气化铁路线,设双向2.0%横坡、双向2.5%纵坡。桥塔上横梁外挂椭圆形装饰罩,呈拱形门造型。针对该桥实际建桥条件,进行了桥型(支座体系混合式结合梁斜拉桥)、结构(PBL剪力键与剪力钉复合型钢-混结合段)、施工方法(完全依靠汽车吊安装斜拉桥主跨主梁及在结合梁斜拉桥中进行限时合龙)等方面的技术创新。     

洪湾水道主航道桥荷载试验有限元分析

以广东珠海洪湾水道主航道桥为工程背景,通过Midas/Civil软件对桥梁进行建模,以此为基础,对桥梁进行内力计算和自振特性分析。结果表明：最大主梁应力在跨中附近,距3^#桥塔约218m,最大值为58.6MPa;主梁最大竖向位移发生在跨中截面,为0.429m;两个桥塔的最大弯矩均发生在桥塔根部,4^#桥塔最大弯矩为136 795 kN·m, 3^#桥塔最大弯矩为135 659 kN·m; 4^#和3^#桥塔的最大顺桥向偏移分别为0.159m和0.148m。桥梁第1阶振型为主梁纵飘+主梁一阶反对称竖弯,前9阶振型以主梁纵飘、竖弯和橫弯为主,未出现主梁扭转和桥塔弯曲模态。     

双拱塔斜拉桥动力特性参数分析

为研究双拱塔斜拉桥结构参数对桥梁动力特性的影响,以武汉科技三路桥为工程背景,基于Midas/Civil平台建立主桥空间有限元模型,采用多重Ritz向量法进行动力特性计算,分析了有无横撑、有无纵向拉索、结构自重、结构刚度、矢跨比等参数变化对该桥动力特性的影响。结果表明,该桥主要振型依次为拱塔扭转、主梁竖弯、主梁横弯振型。横撑对拱塔扭转振型频率影响较大;纵向拉索对各阶振型无影响;主梁自重对主梁竖弯、横弯振型频率影响显著,拱塔自重对拱塔扭转频率影响显著;拉索自重对各阶振型频率影响较小;结构刚度对各阶振型影响与结构自重影响相同;矢跨比对拱塔扭转振型频率影响较大。     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

大跨度矮塔斜拉桥结构静动力特性分析

以常山矮塔斜拉桥为研究对象,通过有限元程序Midas Civil 2010建立该桥的空间有限元模型,并对大桥进行成桥静、动力特性分析.计算结果表明:在正常使用状态内力组合和承载能力极限状态内力组合作用下主梁和主塔的位移均较小,主梁全部承受压应力,满足规范要求,成桥前期混凝土收缩徐变对主梁位移影响较大,后期收缩徐变趋于稳定.该桥的一阶自振周期为1.230 s,在目前中国已建成的矮塔斜拉桥中属于比较典型的一个,由于其横向刚度较大,其低阶振型主要表现为主梁的竖弯和主塔的横弯.     

混凝土斜拉桥长期性能试验

以广东省惠州市合生大桥为工程背景,现场制作了1∶15的大比例预应力混凝土斜拉桥模型,进行了混凝土斜拉桥模型和混凝土棱柱体试件的徐变试验。基于混凝土棱柱体试件数据,得到了可用于有限元分析的徐变系数计算公式,并建立了考虑体表比的修正模型。结果表明:边跨支座反力基本不变;主跨支座和辅助墩支座的反力随时间呈增加趋势;实测徐变应变在(55~85)×10-6范围内;主梁最大徐变位移3.0 mm;桥塔收缩徐变引起的主梁位移占总位移的30%~60%;主跨的2对尾索索力变化最大,下降约6.5%;用修正模型对模型桥进行分析,其应变、位移、索力等的计算结果与实测数据吻合较好,具有良好的适用性。     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

格构式钢塔斜拉桥动力测试及动力影响分析

为研究格构式钢塔斜拉桥的动力特性,以宝鸡市陆港大桥为背景,采用脉动测试法对桥梁的动力特性现场测试,与有限元模型值进行对比分析;在此基础上,分析主塔刚度、主梁刚度、边跨辅助墩、主塔高度等参数变化对该桥动力特性的影响.结果 表明:实测模态振型与理论振型基本一致,实测频率值略大于理论值;格构式钢塔斜拉桥塔梁振型容易被同时激发,互相耦合,互相牵动,不利于抗震;桥塔整体扭转刚度大,有利于提高结构的抗风能力;边跨辅助墩可以大幅提高桥梁纵向刚度和竖向刚度,能增强结构抗风性能,并提高行车舒适性;就其动力特性方面,此种桥型最佳索塔高跨比介于1/3～1/2.5之间.     

连续斜梁桥受力特性研究

基于梁格法理论,建立了4跨连续斜梁桥的有限元模型。分别采用了各种不同支座刚度计算连续斜梁桥的支反力分布以及主梁内力分布情况。计算结果表明,支座刚度对于连续斜梁桥的支反力分布影响较大,减小支座刚度可使得支反力分布更为均匀。支座刚度对于内力的分布影响相对较小,减小支座刚度会增加主梁弯矩值,但同时可以减小主梁的扭矩值。     

多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

为研究双钢管-混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用,以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景,对双钢管-混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析.采用极限状态设计法检验桥塔的安全性,在中等强度地震波和超强地震波作用下,通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能.分析结果表明:隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载引起的主梁及桥塔弯矩;桥塔越高产生的位移和弯矩越小;塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大,在双线弹性连接条件下最小.双钢管-混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥,主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方式,桥塔的抗震性能最好.     

大跨斜拉桥地震反应分析

大跨度斜拉桥的地震反应分析需要考虑地震的行波效应。该文以一座大跨漂浮体系斜拉桥为实例,建立了该桥的空间动力有限元模型,研究了该桥的动力特性。采用相对运动法,计算分析了不同视波速的地震行波作用下大跨斜拉桥的地震反应,给出了斜拉桥主梁跨中和塔底内力以及纵桥向位移的地震响应规律,取得了一些有价值的结果,可为大跨斜拉桥的抗震设计提供参考。     

大跨度混合梁斜拉桥弹塑性极限承载力分析

为研究混合梁斜拉桥的弹塑性极限承载力,基于连续体三维虚功增量方程,建立空间薄壁梁单元的U.L.列式增量平衡方程,采用分段分块变刚度法计算单元的弹塑性刚度矩阵,并编制相应的斜拉桥弹塑性极限承载力空间分析程序ULCA.采用ULCA对某主跨480 m的双塔三跨空间双索面混合梁斜拉桥成桥进行弹塑性极限承载力分析,分析结果表明:该桥的荷载安全系数k=3.146 5,因混凝土主梁受压区破坏而达到极限状态;材料非线性对边跨位移、索力及桥塔位移的影响远大于对中跨的影响;极限荷载作用下,材料非线性对主梁和桥塔的轴力基本无影响,但弯矩重分布比较明显.     

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。     

独塔单索面斜拉桥动力特性分析与试验研究

独塔单索面预应力混凝土斜拉桥的动力特性有别于普通的大跨多塔斜拉桥,掌握其性能对研究其抗震性能与车振性能至关重要。通过某独塔单索面斜拉桥的现场脉动试验、跑车试验、跳车试验以及刹车试验等,测试了该桥的频率、振型、阻尼系数及冲击系数等动力参数。同时采用有限元分析方法建立了该桥的三维空间有限元模型,并进行了动力特性分析。对比结果显示,数值分析与实测吻合较好,该桥实际动刚度大于设计动刚度。     

福鼎八尺门大桥主桥设计

福鼎市八尺门大桥主桥为(33+67+200)m独塔单索面混合梁斜拉桥,采用塔墩梁固结体系;塔柱高103.6m,桥塔呈"风帆"造型,采用混凝土结构,装饰塔采用混凝土和钢结构。为提高抗风性能,主梁采用流线型箱梁断面,主跨侧主梁采用钢梁,边跨侧主梁采用混凝土梁,混凝土箱梁和钢箱梁之间通过2m钢混结合段连接,边跨混凝土箱梁设置配重。斜拉索布置为扇形,采用s15.2mm环氧涂层钢绞线。采用有限元软件MIDAS及ANSYS对该桥进行计算分析,结果表明该桥的静力、动力特性均满足规范要求。     

基于振型动能法的大跨度斜拉桥振型分析和模态识别

针对拉索的自身振型以及与塔梁相互间的模态耦合作用被人为忽略和单凭振型图难以识别出主梁的主振型两大问题,采用多段索单元模拟拉索以便能准确地计算结构模型。通过动力计算分析振型参与的动能比例,实现了振型识别功能,得出斜拉桥的自振频率和振型。分析结果表明:斜拉桥的自振特性表现出明显的三维性和相互耦合的特点,主梁、桥塔、斜拉索之间相互影响;在一个较宽的频率范围内,许多振型都可能被动力荷载激起强烈的振动;为识别出主梁振动为主的振型和主振型方向分析振型参与的动能比例,应采用10阶以上的振型情况分析,为动力测试提供理论数据。     

新建江汉四桥拓宽工程斜拉桥施工控制技术

新建江汉四桥拓宽工程斜拉桥与既有主桥组成"姊妹桥",是一座主跨232m的混合梁独塔斜拉桥。该桥桥塔与边跨主梁同步浇筑施工,主跨单悬臂架设。由于紧邻老桥施工,受地基条件、周边环境、结构特点、工期等限制,对该桥进行施工控制,以优化施工措施。边跨混凝土主梁采用优化支架形式、提高地基承载力、增加局部临时桩等技术措施,控制地基沉降量;跨沿河大道的主梁节段分为5小节段施工,可节省工期约3个月;分2批张拉横向预应力,有利于控制边跨主梁的横向应力与变形。主跨组合梁采用每节段浇筑一次湿接缝的施工工序;主跨施工过程中,分3次在边跨浇筑配重混凝土(18 700kN),用于抵抗主跨二期恒载及活载作用下的负反力。