悬索桥结构分析中鞍座单元的研究及应用

在悬索桥的有限元计算中往往忽略鞍座对主缆的影响而直接采用成桥理论IP点建模,这种简化会对主缆线形计算带来误差。为提高有限元计算悬索桥主缆线形的精度,提出一种能精确模拟主缆和鞍座约束关系的3节点单元——鞍座单元。采用该单元可基于弹性悬链线的解析解迭代出主缆与鞍座的切点坐标,再根据该单元刚度矩阵元素的含义并利用静力平衡条件直接推导出其切线刚度矩阵。以国内某主跨1 650 m的悬索桥为例,将鞍座单元的切线刚度矩阵引入到该桥有限元整体计算中,计算结果表明,鞍座单元能精确模拟主缆与鞍座的实际情况,将其引入悬索桥的结构计算中能大幅度提高计算精度。     

铁路空心墩寒潮作用下温度应力场试验研究

为改善寒潮作用引起的空心墩外表面混凝土受拉甚至开裂,以新杨家湾特大桥7号墩及牛角坪特大桥3号墩为工程背景进行铁路空心墩在寒潮作用下温度与应力场的试验研究。分别对两桥墩缩尺模型进行试验,采取从内部加热的方法模拟寒潮对桥墩混凝土的作用,并根据试验测得的寒潮温度场,采用有限元软件ANSYS分析桥墩模型相应的寒潮温度应力。模型试验结果与有限元分析结果一致表明:寒潮降温越快,对空心墩墩壁温度场影响深度越浅,桥墩外表面拉应力越大,越有可能造成表面开裂。     

长春伊通河大桥总体设计、试验及施工关键技术

长春伊通河大桥主桥为三跨飞燕式钢管混凝土异型拱桥。该桥拱肋由主拱肋、稳定拱肋及斜撑和横撑构成;V腿采用预应力混凝土单箱双室箱形结构;边跨加劲梁采用预应力混凝土梁,与V腿及主拱拱脚段固结,主跨加劲梁采用钢箱梁,简支在拱脚处牛腿上;主拱共设16对斜吊杆,全桥共设6根水平系杆。根据相似理论进行大尺寸钢管混凝土柱承载力试验、全桥缩尺模型静力试验及模拟地震振动台试验,并总结该桥施工过程中的关键技术和控制要素。试验结果表明该桥主拱肋强度安全系数较高,其整体静力性能和抗震性能均满足规范要求。     

东平水道大桥的施工监控

武广客运专线东平水道大桥主桥采用连续钢桁拱结构,大桥成形过程复杂,为了确保该桥施工安全,结合有限元法和现代监测手段,对其进行施工全过程的监测与控制。采用MIDASCivil 2006软件建立该桥理论计算模型,对各施工阶段进行计算分析,根据现场实测数据,对主要参数进行识别修正,准确地分析结构的实际状态。由应力、索力、温度及线形监测结果可知,主桥合龙后线形流畅,预拱度设置合理,达到了预期的效果,控制成果满足设计及相关规范的要求。     

武西高速桃花峪黄河大桥主桥施工方案

桃花峪黄河大桥主桥为双塔三跨自锚式悬索桥,跨度布置为(160+406+160)m。桥塔为门式混凝土结构,加劲梁为流线型钢箱梁,主缆采用高强镀锌钢丝预制平行索股。结合该桥主体结构特点和桥位处施工条件,桩基采用旋挖钻机与回旋钻机结合施工,水中承台采用钢管桩围堰施工,岸边承台采用大开挖配合深井降水施工;塔柱采用液压自升式爬模施工,塔柱上横梁采用托架法施工,下横梁采用支架法施工;上部结构采用先梁后缆顺序施工,加劲梁利用单向多点顶推计算机控制系统进行各点同步顶推施工,与钢锚梁合龙后采用PPWS法施工主缆,主缆完成体系转换后进行桥面系施工。     

大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

嘉绍大桥刚性铰专用支座设计

嘉绍大桥为六塔独柱四索面钢箱梁斜拉桥,其主梁中跨跨中区域设置刚性铰。针对刚性铰结构的特殊要求,设计出一种具有柔性减振并可调节高度的球型钢支座。该支座由楔形板、轴承座、摩擦副、球冠衬板、橡胶减振垫、剪力卡榫、滑动板等组成。通过在刚性铰中的磨耗试验对比,支座摩擦副滑板材料选择了对温度的敏感程度和在相同压应力下摩擦系数均低于改性超高分子量聚乙烯的聚四氟乙烯。采用在下支座板上硫化一层橡胶减振垫的柔性减振措施减小支座承受的应力峰值,避免冲击破坏。通过对3种支座高度调节方案对比,选择了更适于刚性铰结构、操作简单、可无级调高且可以实现调低功能的楔形板调高方案。     

成灌铁路桥梁设计

成灌铁路客运专线全线以高架桥为主。为满足灾后科学重建的要求,通过优化桥面布置减小了桥梁宽度,选用外形圆顺的箱形截面梁和桥墩增强了桥梁景观效果,采用与相邻简支梁平顺过渡的连续梁外形使桥梁线形流畅,采用配有阻尼器的盆式橡胶支座以降低连续梁主墩的地震作用,对无碴轨道道岔连续梁桥纵向分幅减小了桥梁横向伸缩量,在上跨公路的框架墩柱上设竖向拉槽改善了桥墩视觉效果,在长盖梁框架墩边柱顶设置支座以减小温度作用,结合结构整体受力分析、局部应力分析及动力分析,确保了桥梁设计满足安全性、舒适性、经济合理性、可持续发展和景观要求。     

结合钢桁梁正交异性钢桥面板体系研究

为研究结合钢桁梁正交异性钢桥面板体系(纵横梁体系、横梁体系、纵梁体系)受力性能的差别,以闵浦大桥为例,采用MIDAS Civil软件建立3种结构体系的主跨桁架局部空间模型进行有限元计算分析,得到如下结论:纵梁体系不适合于结合钢桁梁正交异性钢桥面板结构;横梁体系结构比纵横梁体系受力不利;纵横梁体系在获得足够的净空的同时不至于使整个桁架很高,桥面板受力合理,是最适用于结合钢桁梁的正交异性钢桥面板体系.     

泰州长江公路大桥深水沉井基础定位下沉与控制技术研究

为解决泰州长江公路大桥在复杂条件下深水沉井定位难、摆动大等难题,以该桥中塔沉井为例,采用河工模型试验、CFD方法分析沉井着床阶段的河床冲刷形态和沉井摆动,同时研究终沉阶段下沉系数和沉井施工监控系统.根据分析研究结果,沉井定位采用“钢锚墩+锚系”的半刚性定位系统;采用“小锅底”取土方式下沉;采用信息化实时监控系统实时监测沉井空间几何姿态,确保了沉井准确定位与平稳下沉,最终将其平面误差控制在30 cm以内,垂直度误差为1/363.