多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。     

地震作用下高墩大跨矮塔斜拉桥动力特性分析

通过建立主跨220 m连续刚构桥与矮塔斜拉桥地震动力分析模型,一方面探讨了在同等跨径组合下,下部构造相同的连续刚构桥与矮塔斜拉桥动力分析结果;另一方面又分析研究了索塔及斜拉索对矮塔斜拉桥在地震荷载作用下的影响。通过分析比较地震荷载作用下的自振周期及对桥墩底部的内力,结果表明:同等跨径组合下,连续刚构桥的地震影响大于矮塔斜拉桥;索塔及斜拉索对矮塔斜拉桥动力分析影响很小。     

塔梁固结斜拉桥抗震性能研究

大跨度塔梁固结斜拉桥的抗震性能通常弱于漂浮体系斜拉桥，由此造成的地震作用下结构受力状态较差，因此为确保塔梁固结斜拉桥在地震响应下的抗震性能，以主跨为150 m的塔梁固结斜拉桥为工程背景，利用midas Civil 2021有限元软件建立塔梁固结斜拉桥全桥的空间动力分析模型，基于控制变量法进行塔梁固结斜拉桥抗震性能分析，分别研究支座屈服刚度、支座底部滑动摩擦系数以及结构阻尼比对斜拉桥固定墩墩底弯矩、桩基础弯矩以及支座最大滑动位移量的影响规律。结果表明，随着支座屈服刚度和支座底部滑动摩擦的增大能够减小支座滑动位移，但是增大了桥墩底部和桩基础的弯矩，而结构阻尼比的增大能提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，因此根据分析抗震设计参数组合取屈服刚度15 000 kN/m、摩擦系数0.03以及结构阻尼比0.05,能够提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，也为类似工程抗震设计提供借鉴参考。     

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

常规大跨斜拉桥常遇与极端静风荷载响应分析

为研究常规大跨斜拉桥的静风荷载响应,采用数值计算方法计算了一座典型大跨斜拉桥在常遇风速与极端风速下的静风荷载位移与内力响应。分析结果表明:1横桥向位移、竖桥向位移和扭转角位移均是在中跨跨中达到最大值,这说明中跨跨中是此类斜拉桥的静风位移敏感截面,在极端风速时要做好位移控制措施;2主梁各个方向的静风内力响应沿桥跨变化规律迥异,横向剪力、竖向剪力、扭矩值均是在跨中处达到最小值,塔梁处达到最大值,而侧向弯矩在中跨跨中与塔梁处同时达到最大值,但方向相反;3静风响应值与风速平方值具有一定的线性对应关系。研究分析结论可供相关桥梁设计、施工与运营阶段提供参考。     

支承体系对多塔矮塔斜拉桥横向地震响应的影响

国内外对纵向地震输入下,矮塔斜拉桥的支承体系进行过许多研究,结果表明,不同支承体系对矮塔斜拉桥的纵向地震响应有较大的影响。但在支承体系对多塔矮塔斜拉桥横向地震响应影响方面的研究很少。文章以一座典型多塔矮塔斜拉桥为背景,针对多塔矮塔斜拉桥结构特点,分别比较了塔梁固接、塔墩分离;塔墩固接、塔梁分离;塔、墩、梁固接三种不同支承体系横桥向地震反应特点,并研究了采用摩擦摆支座减小多塔矮塔斜拉桥横向地震反应的效果。     

承台结构形式变化对大跨斜拉桥抗震性能的影响分析

以一座大跨斜拉桥为工程背景,基于sap2000有限元软件,建立了考虑群桩-土动力相互作用的三维有限元模型,分别计算了分离式承台与哑铃型承台两种承台形式下大跨斜拉桥的振动特性与地震响应,探讨了主塔基础承台形式对大跨斜拉桥抗震性能的影响。分析结果表明：主塔基础承台形式的变化对结构纵桥向抗震性能的影响不大,而对结构横桥向抗震性能影响较大;对于本桥而言,主塔基础承台形式采用分离式承台时对主塔结构的抗震性能有利,而采用哑铃型承台时对主塔基础的抗震性能有利,因此,应综合考虑并予以选择承台形式。     

温度对矮塔斜拉桥成桥状态影响研究

为了得到更合理的成桥状态并进行施工控制分析,通过Midas/Civil有限元软件,建立了一座双塔三跨矮塔斜拉桥模型,分析了不同环境温度和截面温度梯度对矮塔斜拉桥成桥后的内力与变形的影响。研究发现:温度作用对矮塔斜拉桥成桥主梁应力、主梁刚度和索力均有影响。桥梁有索力区主梁刚度受环境温度影响明显,温度变化对主梁刚度影响较小;相对于主梁上缘,主梁下缘应力对温度变化更加敏感。不同温度工况下,斜拉索中跨区域索力变化比边跨大,端斜拉索索力受温度作用影响严重。最后,结合温度作用对桥梁内力和变形的影响,给出了桥梁设计和施工监控建议,为矮塔斜拉桥施工控制提供一定参考。     

矮塔斜拉桥结构特征参数研究

以一座已建成的矮塔斜拉桥——山西太原汾河大桥为研究对象,利用Midas建立有限元分析计算模型,通过调整不同的结构参数,对矮塔斜拉桥的结构内力及变形的影响因素进行了分析,进而得出了该类桥型在不同支承条件、塔高及边主跨比的条件下,矮塔斜拉桥的索力、主梁内力及变形的变化情况。     

行波效应下连续梁桥随结构参数的响应分析

利用桥梁专用分析软件MIDAS/Civil建立大跨度连续梁桥多点激励数值模拟模型,采用国际上常用的Elcentro波作为加速度时程输入,在考虑行波效应和桩-土-结构相互作用的情况下,利用时程分析法求得结构在主跨跨径、固定墩纵向抗推刚度和边中跨比等结构参数下的响应峰值。通过数值分析比较,表明增大主跨跨径对结构抗震不利,减小固定墩纵向抗推刚度对结构抗震有利,边中跨比对结构抗震利弊兼半。综合分析各种结构参数,主跨跨径对结构抗震最为敏感。     

行波效应下连续粱桥随结构参数的响应分析

利用桥梁专用分析软件MIDAS/Civil建立大跨度连续梁桥多点激励数值模拟模型,采用国际上常用的Elcentro波作为加速度时程输入,在考虑行波效应和桩-土-结构相互作用的情况下,利用时程分析法求得结构在主跨跨径、固定墩纵向抗推刚度和边中跨比等结构参数下的响应峰值。通过数值分析比较,表明增大主跨跨径对结构抗震不利,减小固定墩纵向抗推刚度对结构抗震有利,边中跨比对结构抗震利弊兼半。综合分析各种结构参数,主跨跨径对结构抗震最为敏感。     

三塔斜拉桥多点激励地震反应特性分析

以某空间框架式索塔3塔连续梁支承体系斜拉桥为例,采用多点时程反应分析方法研究了纵向和横向多点激励（仅考虑行波效应）对该类型桥梁地震响应的影响。研究结果表明：纵向多点地震激励下,行波效应对3塔斜拉桥中塔受力影响较小,边塔较大;同样,行波效应对两中跨主梁影响相对较小,两边跨则较大。横向多点地震激励下,无论是对于3塔斜拉桥中塔还是边塔,行波效应对于主塔受力是有利的,随着行波波速的降低,主塔响应呈下降趋势,对主梁来说,则可能放大主梁地震响应;存在一个最不利行波波速,在该行波波速下,结构响应取最大值。     

列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).      

汾河矮塔斜拉桥模型设计与试验

通过缩尺比例为1/30的铝合金模型对主跨150m的汾河矮塔斜拉桥进行模型试验;对大型斜拉桥铝合金模型的相似分析、制作工艺及模型的关键结构构造进行了详细阐述;为PC矮塔斜拉桥受力性能的研究提供了可靠的试验资料。     

大跨度斜拉桥地震易损性及可恢复性分析

为了研究地震作用下斜拉桥主塔的抗震能力,评估其抗震可恢复性,以一座独柱式大跨径混凝土斜拉桥为例,采用SAP2000有限元分析程序建立结构动力计算模型,通过增量动力分析法(IDA)分析结构的横向地震响应;选用X-TRACT软件对主塔划分的各关键截面进行了弯矩-曲率分析和损伤标定,对IDA分析的数据进行处理,拟合得到了主塔各关键截面的地震易损性曲线,确定主塔容易损伤部位及演变规律;基于可恢复性的理念开展结构的抗震可恢复性分析.研究结果表明:在横向地震作用下,主塔底部截面是所选截面中最容易损坏的部位;在地震动强度0.150g和0.271g作用后,自身的抗震能力由80.6%降到46.7%,随着地震动强度的增大,抗震储备能力不断降低.     

斜拉桥结构抗震性能分析

对某双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥进行了抗震性能分析,采用反应谱法进行分析计算,验算了全桥地震响应,对主塔、边墩、桩基础及支座位移进行了抗震验算,在地震作用下,主塔控制截面、边墩墩底以及最不利单桩的抗震能力均大于抗震需求,结构安全。     

某半飘浮体系独塔斜拉桥抗震性能研究

为研究半飘浮体系下独塔斜拉桥的抗震性能,以某全长415 m 的两跨组合梁斜拉桥为例,采用大型有限元分析软件Midas Civil,建立动力有限元模型,分别对其进行自振特性、反应谱和非线性时程分析,并评价其抗震性能。结果表明:仅设置竖向支撑的飘浮体系独塔斜拉桥一阶振型为塔梁纵飘,应在其纵桥向设置粘滞阻尼器以限制主梁位移;横桥向设置抗风支座的传统硬抗体系已经难以适应较大的地震烈度,必须采取有效的减隔震方案,以适当降低控制截面的地震响应。根据案例桥梁的结构特点,综合考虑各控制截面的地震响应,选取合适的阻尼参数,在桥塔和主梁间布置横向独立钢阻尼装置,并在过渡墩和主梁间布置弹塑性钢阻尼支座,该布置方式对大桥的减震效果最佳,证明此减隔震设计方案合理可靠。     

地锚式大跨径预应力混凝土斜拉桥的抗震设计

目前对大跨桥梁,尤其是缆索类大跨结构,如斜拉桥、吊桥等的抗震设计尚无成熟的规范。针对主跨４１４ｍ的郧驻汉阳公路大桥的设计,介绍了地锚式大跨径ＰＣ斜拉桥抗震设计中跨中接头设计、主塔处主梁横向限位支座的减振设计、合理的预应力体系及普通筋配置、局部设计等措施,说明其抗震设计机理。     

塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响

目前漂浮、半漂浮体系斜拉桥是广泛采用的的斜拉桥体系。在地震荷载作用下这两种体系的内力反应比较小,而位移反应比较大,常常不能满足要求。对塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响进行了理论分析和实例计算。计算结果表明它能显著的减小漂浮、半漂浮体系斜拉桥在地震作用下的位移反应,又能使内力反应满足抗震要求,因此它不失为一种有效的改善漂浮、半漂浮体系斜拉桥抗震性能的手段。     

拱辅梁桥拱肋合理矢跨比的确定

拱肋矢跨比对拱辅梁桥的力学特性影响大,为寻求其合理范围,以梁拱相同刚度比而不同矢跨比为条件,从自振模态和多遇及罕遇地震作用下结构动力响应角度,结合工程实例,运用时程分析法及多自由度体系简化的滞回曲线,研究矢跨比变化对全桥变位及内力影响的规律,并提出相应的合理设计范围.研究表明,拱肋矢跨比主要影响横桥向、竖向位移及内力,且矢跨比为1/5时桥梁抗震性能最优;对于多自由度体系变位组合中的主要成分得出的简化滞回曲线,由其定性分析得出的结论能与一般时程分析得出的结论一致.