独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

空间索面的自锚式悬索桥主梁稳定简化计算研究

自锚式悬索桥在荷载作用下,主梁端部承受主缆巨大的水平分力作用,为压弯构件,其稳定是个十分重要的问题。根据弹性支承梁屈曲失稳简化计算方法,推导了适用于空间索面的自锚式悬索桥主梁屈曲失稳简化计算公式,并以江东大桥为例,分别用简化计算方法和有限元法分析主梁稳定,在恒载下两种方法得到的失稳安全系数很接近,且简化公式计算偏于安全,验证了公式的可行性。     

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。     

自锚式悬索桥主梁稳定简化计算分析

简化公式便于快速概算结构关键受力性能。本文从弹性支承连续梁的面内稳定计算原理出发,提取单根吊索及与其相邻的两主缆段所构成的斜面进行研究,推导了适用于平面索系或具有空间索缆且吊索沿纵向竖直的自锚式悬索桥主梁面内失稳简化计算公式。并以具有空间缆索的江东大桥为例,运用既得的简化公式及有限元软件两种方法对其主跨加劲梁的失稳进行计算。通过对比两者的计算结果,证明所得简化公式的可用性。     

自锚式悬索桥空间缆索分析与计算

对空间索面自锚式悬索桥主缆的受力特点进行理论分析。以天津富民海河大桥为例,验证了分析方法与计算方法的可靠性。采用空间模型,通过两个计算步骤对空间缆索悬索桥成桥状态和空缆状态主缆线形进行分析,首先是简化的索体系分析,得出主缆的初始几何形状和主缆水平张力;然后再进行精确分析,利用简化计算得出的结果进行迭代计算,直至收敛。通过缆索受力计算和分析,为今后设计、修建自锚式悬索桥提供一定的计算和分析方法。     

三汊矶自锚式悬索桥锚箱试验研究

自锚式悬索桥不同于常规的地锚式悬索桥,它是把主缆直接锚固在加劲梁的两端,加劲梁不仅要承受较大的弯矩,而且还要承受相当大的轴力。如何在合理的构造布置下将主缆的水平分力平顺地传递到加劲梁上,同时保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度和稳定性,这是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。长沙市三汊矶湘江大桥是一座双塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固,并且主要由腹板将主缆轴力传递给整个加劲梁。该文介绍了大桥钢锚箱1∶3.2大比例模型试验,并且对作为主要传力构件的腹板和锚固体做了详细对比分析,验证了大桥锚箱的安全性和可靠性,为三汊矶大桥锚固结构的设计提供直接指导。     

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.     

基于ANSYS的自锚式悬索桥有限元建模和分析方法

从自锚式悬索桥的受力特点和ANSYS单元特点出发,阐述了基于ANSYS的自锚式悬索桥主梁、主塔、吊索、主缆、预应力、主索鞍、散索鞍(套)等关键构件的单元选取及其参数确定的方法和技巧,介绍了静力计算和模态分析等关键计算内容的实施方法,截面应力等关键结果的后处理方法,并给出了算例.杭州江东大桥自锚式悬索桥算例表明了该方法的可行性和优越性.     

几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计

主缆锚固区是自锚式悬索桥的关键传力区域,主缆锚固区结构型式的合理选择和设计是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。以几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计为工程实例,对混凝土结构锚固、钢结构锚固及钢混凝土组合结构锚固3种主缆锚固区常见的锚固方式进行结构设计和计算的对比分析,得出3种锚固方式的优缺点及合理选择主缆锚固区结构型式的条件。     

自锚式悬索桥主缆无应力长度的计算分析研究

该文基于悬链线计算分析理论,将自锚式悬索桥空缆状态,简化为受沿弧长均布的自重荷载与吊索处集中力作用的柔性索,对成都市清水河自锚式悬索桥主缆的无应力长度进行了计算分析。可为类似的桥梁设计和施工提供参考。     

空间主缆自锚式悬索桥成桥吊索索力优化计算

成桥吊索索力的计算以及主缆线形的确定是空间自锚式悬索桥设计的难点,关注加劲梁的合理受力状态,选取合适的目标函数、设计变量和状态变量,探讨吊索索力的优化计算方法。在吊索力确定以后,结合索段数值分析法和非线性有限元法可以得到自锚式悬索桥主缆的线形和无应力索长。该方法可以推广到空间自锚式悬索桥的初步设计计算中。并以江西上饶大桥为例,验证该方法的有效性。     

自锚式悬索桥合理成桥状态的实用计算方法

合理确定吊索张力及主缆线形是自锚式悬索桥设计中的关键问题。基于加劲梁的受力特性,推导了用于吊索张力优化的刚性支承连续梁法;从悬索的基本平衡微分方程出发,提出了主缆线形计算的梁比拟法;两者结合使用,通过常用的杆系结构线性分析程序即可进行吊索力优化及主缆线形计算,从而确定自锚式悬索桥的合理成桥状态。算例分析表明,实用方法的力学意义明确、操作简单且计算精度高,可在设计实践中推广。     

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。     

自锚式悬索桥缆索线形的解析法计算

以浙江江山北关大桥为工程背景,推导了自锚式悬索桥主缆线形的解析计算方法,通过该计算方法来确定主缆在恒载作用下的几何特征值和内力值,所述的原理和方法对自锚式悬索桥主缆线形的解析计算具有普遍的指导意义.     

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。     

混凝土自锚式悬索桥合理成桥线形与空间内力分析

混凝土自锚式悬索桥以造型独特、经济性好、适应性强而成为城市中小跨径景观桥梁极具竞争力的桥型之一。文章以某混凝土自锚式悬索桥为工程背景,首先运用等代简支梁法推导出合理成桥线形,而后运用空间非线性有限元程序对该桥进行了空间计算,对其受力性能进行研究,并分析矢跨比、主梁拱度等参数对结构的影响。结果表明,随着主缆矢跨比的减小,主缆拉力增大,主梁压力增加,结构的整体刚度减小;主梁拱度提高了结构的刚度。结论可以为该种桥型结构的设计提供参考。     

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。     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥成桥状态力学性能分析

针对目前进行悬索桥分析时不考虑主缆抗弯刚度的现状,以某特大跨自锚式悬索桥为工程背景,在定性分析考虑主缆抗弯刚度后主缆、吊索、加劲梁、主塔等关键构件受力与线形特点的基础上,探讨不同简化假定条件下主缆受力与线形计算公式;运用有限元软件MIDAS/Civil,通过选取适当的单元类型及合理的结构参数建立有限元模型,分析比较考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥成桥状态下的力学特性,探讨考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥的力学行为,得到考虑主缆抗弯刚度后结构整体刚度有所加强的结论。     

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固结构研究

自锚式悬索桥是一种将主缆锚固在自身加劲梁上的桥型,主缆锚固结构的经济性、可靠性是自锚式悬索桥设计的关键问题之一,总结了自锚式悬索桥主缆锚固结构的设计原则和主要构造形式,提出了一种新型的钢一混凝土组合锚固形式,通过对青岛海湾大桥主缆锚固结构进行有限元分析,比较了组合锚固方案和纯钢锚固方案的经济指标,结果表明,组合锚固方案具有施工方便、构造简单、传力可靠、造价低等优点,具有显著的综合效益.