油罐车火灾下三塔悬索桥缆索体系抗火性能研究

为了探明三塔悬索桥缆索体系火灾下的力学响应及装有石油或易燃易爆品的大型车辆的过桥方式,以某悬索桥为对象,建立桥梁抗火分析模型,定义钢材随温度变化的热工参数及力学参数,运用油罐车升温曲线对桥梁的缆索体系施加火灾热荷载,对比计算油罐车火灾位于桥梁最外车道和中间车道时,悬索桥主缆和吊索的温度场变化规律及力学性能随时间的变化特征,得到不同场景下桥梁缆索体系的破坏时间。结果表明:油罐车火灾位于悬索桥最外侧车道时,火灾下悬索桥的缆索体系升温迅速,主缆和吊索的力学性能将大幅度折减,最终导致缆索体系应力超过抗拉强度发生破坏;油罐车火灾位于悬索桥中央分隔带旁的最内侧车道时,由于与缆索体系对流辐射距离较远,悬索桥缆索体系升温速率较慢,达到的最高温度较低,力学性能变化较小,火灾下缆索体系将不发生破坏。载有石油或易燃易爆物的大型罐车在通行缆索体系桥梁时,应当由中央分隔带旁最内侧行车道通行。     

大跨径悬索桥缆索体系抗火设计研究

以某运营的大跨径悬索桥为工程依托,建立其热-结构分析全桥模型,将随温度变化的钢材热工参数赋予给模型中的主缆和吊索,利用油罐车燃烧升温曲线模拟桥梁上油罐车燃烧放热,计算获得了主缆和吊索高温瞬态温度场。根据热-结构耦合理论计算得到桥梁主缆和吊索随时间变化的应力和抗拉强度变化特征,获得悬索桥主缆和吊索在油罐车燃烧下的破坏时间。为提高桥梁缆索体系的抗火能力,在缆索体系处设置耐高温的防火涂料,计算对比不同厚度防火涂料作用下主缆和吊索的瞬态温度场变化规律,获得了悬索桥缆索体系防火涂料的填涂厚度和吊索抗火设计的防火高度。     

自锚式悬索桥混合梁结合段的受力机理

钢梁与混凝土梁混合使用能有效地减少自锚式悬索桥的结构重量,提高跨越能力,提高桥梁结构的受力性能和经济性能,而钢梁与混凝土梁的结合段是保证钢梁与混凝土梁之间能否直接有效传力的关键部位,直接影响到整个悬索桥结构的受力。提出了一种自锚式悬索桥混合梁结合段结构形式,并将其应用到某实际工程中,对这种混合梁结合段开展了试验研究,测试了在不同荷载工况下的结构应力分布,试验结果表明,提出的结构具有较大的安全储备。     

大跨径悬索桥上部结构安装工程门架结构标准化设计研究与应用

悬索桥具有跨越能力强、受力性能好、外观轻盈优美等特点,在近现代桥梁建设中得到了广泛应用,成为特大跨径桥梁的主要形式之一。进入21世纪以来,现代化悬索桥在我国得到迅猛的发展,修建了如润扬长江大桥、舟山西堠门大桥、泰州长江公路大桥等多座里程碑式的特大型悬索桥,在不断高速发展的背景下,探索悬索桥施工标准化将必然成为一种趋势。主要介绍了大跨径悬索桥上部结构安装工程门架结构标准化设计的研究以及应用情况,为今后推行悬索桥建设标准化提供一定的借鉴。     

泰州长江大桥上部结构施工控制关键技术研究

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式。结合国内外首座已建成通车的km级三塔两跨悬索桥——泰州长江公路大桥的成功经验,阐述了三塔两跨悬索桥上部结构施工控制的关键技术。     

基于热-力耦合的悬索桥结构抗火性能研究

利用火灾动力学软件FDS和有限元软件ABAQUS,开展基于热-力耦合原理的悬索桥结构抗火性能数值分析,探讨不同火灾工况(火源功率和环境风速)下悬索桥温度场及力学响应的变化规律。结果表明：不同火源工况的温升曲线变化趋势基本一致,但其温度上升速率及最高温度并不相同。随着火源横向、纵向距离增加,构件温度逐渐降低。随着风速增大,显著提高桥梁结构耐火时间,最大提高可达50%。随着火源功率增大,其耐火时间显著降低。当环境风速为2 m/s时,耐火时间下降约33.33%。     

车辆荷载对山区悬索桥加劲梁疲劳损伤的影响

以某悬索桥为背景工程,建立了该桥对应的ANSYS全桥有限元模型,并以标准疲劳车分别对各车道进行了加载,找出了应力幅最大的主梁桁架杆件节点作为关键节点。根据该悬索桥的现场实测数据,分析了主梁关键节点的应力历程曲线,利用雨流计数法处理得到了该桥的疲劳应力谱。结合线性疲劳累积损伤理论,对该悬索桥关键节点疲劳寿命做出了简单预测,并根据交通量增长率变化情况,预测了该悬索桥的远期交通量发展情况以及加劲梁的远期疲劳寿命。研究表明,公路桥梁交通量的变化情况对主梁疲劳寿命的影响不可忽略;山区公路桥梁与城市公路桥梁的交通量变化趋势差别较大,且山区桥梁通行车辆中重车占比较高。     

混凝土连续梁与悬索组合桥结构体系力学性能分析

为了解混凝土连续梁与悬索组合桥结构体系的受力特性,建立(70+185+70) m混凝土连续梁与悬索组合桥全桥空间有限元模型,计算其结构内力,分析垂跨比、边中跨比、主梁抗弯刚度对该组合结构力学性能的影响,并与同等跨径自锚式悬索桥进行对比。结果表明:混凝土连续梁与悬索组合桥主缆拉力和跨中挠度均小于同等跨径自锚式悬索桥,与同等跨径自锚式悬索桥相比,活载作用下组合结构主缆拉力小76.04%,跨中挠度小66.32%;组合结构前10阶自振频率均大于自锚式悬索桥,1阶自振频率约为自锚式悬索桥的3倍;组合结构的竖向刚度随垂跨比和主梁抗弯刚度的增大而增大,随边中跨比的增大而减小,与自锚式悬索桥变化规律基本一致。     

火灾下混凝土空心板温度场及损伤规律研究

为分析火灾下混凝土空心板温度场分布变化，研究其结构受火损伤规律，从服役多年的空心板桥上截取长2.6 m的梁段，按ISO 834标准规定的升温曲线对其进行180 min的明火高温试验，通过预埋温度传感器实测获得空心板梁段温度场随受火作用时间的分布变化规律。在此基础上，结合统计得到的混凝土热工参数代表值、火灾试验升温加热过程和空心板实际受火热边界条件，对梁段的温度场进行有限元数值仿真分析，并将温度场理论计算结果与实测结果进行比较，分析温度场计算偏差的主要原因，探讨温度场有限元模型参数合理取值。采用300℃、500℃和800℃等温线法分别计算火灾下空心板的截面缩减系数。基于最小二乘法拟合得到空心板截面缩减系数与受火作用时间关系，对其火灾下截面损伤进行多项式量化。研究结果表明：空心板内部在试验前期升温速度较快，后期趋于平缓；同一时刻下，空心板内部温度沿梁高方向非线性递减，且梯度逐渐降低；空心板温度场有限元数值仿真结果与实测结果接近；所提出的热工参数代表值合理；空心板截面高度对其受火损伤范围影响不大；火灾下混凝土空心板截面缩减系数随受火时间呈二次抛物线递减，并随梁高递增。该研究成果可用于类似桥梁火灾下的温度场仿真分析和损伤状况评估。     

A形混凝土中塔多塔悬索桥设计与拓展应用研究

为提升悬索桥的连续跨越能力,以瓯江北口大桥为背景,结合长江上已建成的3座三塔悬索桥,对三塔悬索桥的设计理念、设计要点、适用性等进行研究。在此基础上,对采用A形混凝土中塔的不同跨数和不同主跨跨度的多塔连跨悬索桥方案进行受力分析和拓展应用。研究发现:三塔悬索桥的性能关键在于中塔,中塔的刚度对桥梁整体刚度起决定性作用;采用增设全竖隔板的新型中主索鞍,主缆钢丝与鞍槽间名义摩擦系数可达到0.3;采用A形混凝土中塔的三塔悬索桥大幅提高了结构整体刚度和抗风稳定性能;A形混凝土中塔应用于多塔连跨悬索桥时,其主要力学指标变化幅度有限,影响主缆滑移的显著因素是恒载与活载的比率。     

泰州大桥的桥区风场特性及抗风稳定性研究

泰州长江公路大桥采用三塔两跨悬索桥方案,因为桥梁结构轻柔,大桥抗风问题一直是桥梁设计者们所关注的重点。本文针对泰州长江公路大桥在抗风设计方面的难点与特点,根据泰州大桥桥区的风观测成果,探讨了桥区的风场特性,在此基础上提出桥区的设计风速,研究了三塔悬索桥的抗风性能,包括三塔悬索桥的动力特性、加劲梁断面的静力稳定性、颤振稳定性以及涡激共振等。     

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥中塔刚度研究

为合理设计马鞍山长江公路大桥左汊主桥(主跨2×1 080m的三塔悬索桥)的中塔,在综合考虑三塔悬索桥中塔结构受力特点(要求其中塔的刚度大小要适宜)、设计潮位、水位落差及通航状况、后期养护条件后,确定中塔采用钢-混凝土叠合塔形式,即叠合面在桥面以下,上段为钢结构,下段为预应力混凝土结构。对中塔刚度进行计算分析,结果表明,叠合中塔刚度中钢结构段所占比例达96.26%,混凝土段影响很小,混凝土段弹性模量变化对中塔刚度及全桥力学行为影响很小。     

泰州长江大桥钢箱梁吊装施工关键技术

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式。其主梁吊装施工难度大大增加,特别是合龙段的施工,没有成熟经验可循。该文结合国内外首座千米级三塔悬索桥——泰州长江公路大桥上部结构钢箱梁吊装施工,详细介绍了钢箱梁吊装施工的关键控制点及合龙段施工方案的确定,可为大跨三塔悬索桥钢箱梁吊装施工提供参考。     

大跨度悬索桥空间力学性能研究

以某实际悬索桥为算例,建立平面计算和空间计算模型,求得悬索桥空间效应系数,并通过对该实桥方案不同车道宽、不同车道数下偏载系数的研究,得出悬索桥偏载系数与车道宽及车道数的关系。以坝陵河悬索桥为算例,探讨了悬索桥的横桥向力学性能及其影响因素。所得结论可为悬索桥设计施工提供参考。     

国内外大跨径桥梁的现状和发展趋势

对国内外大跨径桥梁按悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥四种主要桥型进行了综述。首先介绍了悬索桥,它是目前跨径在900m以上的唯一桥型,列出了35座已建成的跨径在600m以上的悬索桥的情况;详述了五种主要悬索桥型式的特点;说明了悬索桥布置构造中的一些问题。     

自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析

自锚式悬索桥非线性主要表现在主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩、徐变.该文以辽宁省朝阳市黄河路主跨73+180+73 m双塔双索面自锚式悬索桥工程为研究背景,运用有限元计算软件Midas/Civil建立模型,分析自锚式悬索桥各非线性因素对桥梁结构的影响程度.     

基于强度的火灾后混凝土梁累计损伤深度及剩余承载力研究

基于材料强度在高温下的蜕变规律,分析了普通钢筋混凝土桥梁在遭受火灾后,混凝土累计损伤深度和抗弯剩余承载力随火灾时间的变化历程。提出了基于强度的火灾后普通钢筋混凝土桥梁剩余抗弯承载力的简化计算公式,并通过算例证明了该方法的可行性,能够为火灾后迅速评估普通钢筋混凝土桥梁抗弯承载能力提供借鉴。     

泰州长江大桥主缆架设施工技术与控制指标

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式.其主缆架设要经过3个主塔,各工序均要复杂很多.笔者结合国内外首座千米级三塔悬索桥-泰州长江公路大桥上部结构主缆架设的施工进展情况,详细分析说明主缆施工中常遇到的困难及解决方法,为以后的三塔大跨悬索桥主缆施工提供有价值的参考.     

影响三跨预应力混凝土悬索桥静,动力特性的力学参数初探

广东汕头海湾大桥主桥采用预应力混凝土悬索桥。本文针对混凝土悬索桥的特点将主索矢跨比、三跨连续悬索桥塔梁连接刚度、加劲梁自重以及边界约束刚度作为影响悬索桥静、动力特性的主要参数,以海湾大桥(主跨452m)为背景,研究其对悬索桥静、动力特性的影响,提出合理选取各力学参数的途径。     

钢-混凝土组合梁桥早期温度效应试验研究

为了研究混凝土浇筑早期水化反应引起的温度变化对钢混组合梁桥变形和应力的影响,以一简支梁桥为试验对象,测试了混凝土桥面板和钢梁在混凝土浇筑前后温度和应变变化数据,并对钢梁由于温度变化引起的应力进行了解析。分析结果表明:混凝土在凝结硬化过程中温度先升后降,在升温阶段结束后,混凝土板获得足够的刚度来约束钢梁的变形,在降温阶段结束后混凝土桥面板与钢梁变形协调。混凝土板在降温阶段的收缩受到了钢梁顶板的约束,拉应力开始产生。降温阶段结束后混凝土板中拉应力的大小与升温阶段结束后钢梁横截面上的温度梯度以及混凝土板与钢梁顶板的温差有关。