超大跨度缆索承重桥梁结构体系

设计和建造跨海连岛大桥是新世纪桥梁工程面临的巨大挑战。超大跨度桥梁并不只是常规概念的外推,需要与之对应的结构体系。从根本上改变缆索承重桥梁的缆索体系,可以突破跨度极限。本文指出了常规结构体系向更大跨度发展的制约因素,从缆索体系的角度介绍了超大跨度斜拉桥、悬索桥以及斜拉 悬索组合桥可能采用的各种体系。这些体系试图在静力、动力方面能远远超出现有限制范围,极大地提高桥梁的跨越能力。同时,新体系的采用也给材料、设计和施工提出了很大的挑战。     

超大跨径缆索承重桥梁极限承载力分析的现状与展望

介绍了超大跨径缆索承重桥梁极限承载力分析的现状和发展趋势。     

大跨度缆索承重桥梁限位型减震结构体系研究

大跨度缆索承重桥梁由于其结构刚度较小,在运营或极端荷载下产生较大的塔梁相对位移和主塔内力。为了优化其结构受力,减小伸缩缝规模,提出了大跨度缆索承重桥梁纵向限位型减震结构体系。其主要思想是:在塔梁间设置纵向阻尼器,实现缆索承重桥梁纵向减震耗能;在塔梁间设置纵向限位,改变结构传力路径,改善结构受力及塔梁间相对位移及变形。通过具体实例介绍了该结构体系的设计方法及过程。结果表明:纵向限位型减震结构体系有效减小塔梁间相对位移,进而减小大跨度缆索承重桥梁伸缩缝、阻尼器的规模,有效改善主塔内力,提高结构耐久性。     

应用CFRP索的缆索承重桥梁抗风稳定性研究

为了探讨CFRP索在缆索承重桥梁中应用的可能性,以缆索等轴向刚度为原则,基于润扬长江大桥和1400 m主跨斜拉桥设计方案,分别拟定了同跨径应用CFRP索的悬索桥和斜拉桥,并运用三维非线性空气动力稳定性分析方法进行了抗风稳定性分析。分析结果表明:缆索承重桥梁采用CFRP索后,由于结构自振频率特别是扭转频率的显著提高,其空气动力稳定性要好于钢索的缆索承重桥梁。因此从抗风稳定性角度而言,缆索承重桥梁采用CFRP索是可行的,缆索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

缆索承重桥梁的颤振可靠性

基于公路桥梁抗风设计规范校准得到极值风速变异系数约为0.13;由苏通大桥桥址风速统计资料计算得到极值风速变异系数在0.13~0.14之间。提出了计算结构可靠指标的随机梯度算法,采用该算法从多种角度分析了变量分布类型及统计特征对苏通大桥颤振可靠指标计算结果的影响。计算结果表明:极值风速变异系数宜取为0.15;随机梯度算法思路简单,具有很好的稳定性,计算效率高。     

大跨径缆索承重桥梁静力稳定性分析方法探讨

为深入研究大跨径缆索承重桥梁静力稳定性分析方法,为大跨径缆索承重桥梁的发展提供参考,该文论述了目前国内外对缆索承重桥梁稳定性分析的主要方法;同时列举了4座缆索承重桥梁的稳定系数,论证了非线性稳定计算的必要性,并阐述了两大有限元软件进行非线性分析的基本方法;最后从结构层次比较了独塔模型和全桥模型的特点,从单元层次比较了杆系模型、实体模型和多尺度模型的特点,并以南京仙新路长江大桥的稳定性分析为例,检验了各种稳定系数分析结果间的数值关系。     

缆索承重桥梁专用高等级型钢护栏研发

为提高缆索承重桥梁护栏的安全防护水平,运用调查分析、实车足尺碰撞试验综合技术手段,了解缆索路段护栏应具有高防护等级和车辆碰撞后低侧倾量的特殊防护需求,提出设计新理念和新结构.研究结果表明:专用型钢护栏经1.5 t小客车100 km/h、25 t特大型客车85 km/h、40 t整体大货车65 km/h、55 t拖头车6...     

大跨度自锚式斜拉-悬吊协作体系桥模型试验研究

某跨海大桥主通航孔为主跨800m的自锚式混合梁斜拉一悬吊协作体系桥，通过模型试验对该新桥型的静力性能和动力特性进行了详细的研究，与基于有限元理论的计算结果进行了对比，试验结果与理论结果相吻合；分析了辅助墩、混合梁对该体系的动力影响：边跨增设辅助墩后，协作体系的各阶频率都有所增大，能改善协作体的1阶竖弯和1阶侧弯频率。能抑制桥梁在风载作用下的侧向位移；采用混合梁结构形式，使主梁自振频率均增加，提高了全桥的竖弯和横弯刚度，为自锚式斜拉一悬吊协作体系桥的设计和力学性能研究提供参考依据。     

缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳(颤振)的比较

通过对缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳（颤振）进行的比较分析，指明了在何种条件下静力失稳会提前于动力失稳（颤振）前发生，为今后进行桥梁的抗风设计提供参考。     

余拉—悬吊协作体系桥车学特性及其经济性能研究

斜拉－由协作体系桥在软土地基，强台风区等条件下能够突出其优越性，通过该体系与斜拉桥，悬索桥的对比研究及其自身参数变化分析，给出其力学特性和经济性能，为这种桥型的设计和跨世纪跨海工程方案选取提供参考依据。     

乌江大桥病害成因分析及加固设计

针对斜拉-悬吊协作体系桥出现的加劲梁平面线形畸变、主梁箱室内顶板开裂渗水等病害,进行加固技术研究。在多年实践积累的大跨径柔性悬吊结构体系桥梁加固经验的基础上,提出在保持桥梁恒载不变的情况下,尽量增大结构刚度。从而提高桥梁整体结构的动力特性。     

斜拉-悬吊协作体系桥工程应用及特点分析

斜拉-悬吊协作体系桥吸收了斜拉桥和悬索桥的优点,具有超大跨越能力.文中对该桥型特点及工程适用场合作了全面总结.收集了世界各地36座斜拉-悬吊协作体系桥设计方案和实桥资料,对其地域分布、发展历程、跨径、工程应用情况进行了统计.分析结果表明,对于斜拉-悬吊协作体系桥,我国提出的设计方案最多,而美国建造实桥最多,主跨超过1 000 m的超大跨径设计方案约占一半,近年来发展迅速,应用前景广阔.     

承重索边跨扇形布置缆索吊机的横移影响研究

南广铁路西江特大桥为主跨450m的中承式钢箱提篮拱桥,拱肋节段采用横移式缆索吊机起吊安装.受限于现场地形、地质条件,缆索吊机采用锚碇上锚固、缆塔顶处移动的横移形式,且缆索间距在锚固处和缆塔顶处不同,承重索边跨呈扇形布置.为确保吊装顺利,基于现有理论,分析吊机横移后同组承重索之间垂度以及分担的集中荷载差异等.分析发现,2根承重索在天车处的垂度差达313 mm,分担的集中荷载相差约5倍,天车倾角达10.1°,承重索横移后需调整索长;提出的天车牵引至靠近索鞍5 m处后横移承重索再调整索长的施工流程是安全、可行的;调索后的缆索对塔架设计造成的不利影响较小,该桥缆索吊机横移方案可行、安全.     

跨径的增加对缆索承重桥梁颤振分析方法的影响

针对斜拉桥跨径突破1000m，悬索桥跨径达到2000～3000m，缆索承重桥梁的颤振特性发生的变化，着重讨论了斜拉索或吊索自身振动对颤振特性的影响以及现有分析方法的不适用性，提出了相应的分析方法调整对策。认为跨径突破后，斜拉索或吊索自身振动的影响必须考虑，而且求解特征方程时，必须使用全模态的方法才能计入索自身振动的影响；采用多链杆单元模型或构造新的广义自由度单元模型可以反映索自身的振型；使用全模态方法求解特征方程时，计算方法需要作适当的处理，才能使搜索到的特征值包含颤振模态。     

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况,根据某实际工程,利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型,分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明：运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况;塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律,钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度;主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中,峰值达8.5 MPa;最大主压应力为16.8 MPa,均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下,塔-基钢混结合段受力安全。     

大跨度CFRP缆索和钢缆索悬索桥经济性能对比研究

为了分析CFRP缆索和钢缆索悬索桥在经济性能方面的优劣,首先推导了悬索桥各个构件的材料用量和造价公式,然后对主跨为1000～5000 m的CFRP缆索和钢缆索悬索桥的造价进行参数影响性研究,考虑的参数有主跨跨径、材料价格、桥跨布置方式、矢跨比和边中跨比。结果表明：跨径较小时钢缆索悬索桥占优,当跨径不断增大,CFRP缆索悬索桥的优势方能逐步体现;随着CFRP材料制造工艺的成熟、价格的不断下降,CFRP缆索悬索桥的竞争力越来越明显;桥跨布置方式对两者的经济性能影响较小;相对于钢缆索悬索桥,CFRP缆索悬索桥的总造价对矢跨比敏感程度较低,其选择范围也更广;边中跨比为0．2～0．3时,CFRP缆索悬索桥的总造价最低。     

钢缆索斜拉法加固拱桥的设计分析与施工

针对钢筋混凝土拱桥由于基础发生水平位移导致拱顶下沉的特点,文章首次研究提出了钢缆索斜拉法加固现有拱桥的方法。采用该方法加固的桥梁不仅能有效恢复跨中标高,而且能达到提高桥梁承载能力的目的,为该类型桥梁的加固提供一种简单易行的方法。同时,本文针对钢缆索斜拉法加固拱桥的设计特点,介绍了拱顶断开顶升的先进施工工艺。     

山区超大跨径拱桥缆索吊装系统设计研究

山区拱桥常采用无支架缆索吊装斜拉扣挂法进行安装,缆索吊装系统的合理布置对整个工程的造价、工期及风险控制均有着重要的作用。结合苏坝特大桥独特的施工环境,拱肋安装采用吊、扣分离体系,受力明确;同时,充分利用现场地形地势条件并本着永临结合的思路,对吊、扣塔基础及锚固系统进行了巧妙设计,极大的节省了工期、降低了成本;此外,研发了无辅助措施自行式承索器系统,实现了承索器无动力行走,解决了绳索下垂、缠绕等问题。通过本文的系列研究,以期为山区大跨径拱桥缆索吊装系统设计与施工提供借鉴、参考。     

缆索吊装系统H型钢塔架设计研究

针对拱桥缆索吊装斜拉扣挂系统分离式塔架施工周期长、用钢量大和以圆钢管作为立柱在运输过程中占用空间大、运输困难、施工成本高等问题,以杆件和节点应力、整体位移、整体和局部稳定性作为控制条件,设计提出了一种以H型钢作为立柱新型主扣合一式缆索吊装系统塔架。H型钢具有翼缘宽、侧向刚度大、力学性能好、抗弯能力强等优点,为充分利用H型钢平行翼缘,该塔架杆件间采用节点板连接,方便拼接组合,重复利用率高;通过对新型塔架整体和局部计算和实际工程校验,该新型塔架在施工过程中能够满足强度、刚度、稳定性要求,且整体结构占用空间小、运输方便,可大量节省施工成本。该新型塔架可在桥梁施工中推广应用。