矮寨特大悬索桥地锚索的设计、影响与安装过程分析

地锚索的设置是在加劲梁跨度小于主缆跨度的情况下采取的措施,主要出现在山区大跨度悬索桥中,由于情况少见,这方面研究鲜见报道。笔者以矮寨特大悬索桥为工程背景,首先对地锚索的设计与施工进行了介绍;然后针对地锚索的设置与索力大小对成桥状态与正常使用极限状态的影响进行了计算分析比较,得出了地锚索可以改善加劲梁与端吊索受力、稳定活载支反力、优化主缆局部线形的结论,同时确定了地锚索成桥设计索力的合理取值范围;最后对地锚索的安装与张拉过程进行了分析,给出了合理的施工阶段与计算结论。     

自锚式悬索桥施工控制中的力学特性

研究了自锚式悬索桥施工控制过程中的力学特性,提出并论证了主缆位移的弱相干性原理和吊杆力的相邻影响原理,即张拉吊杆对非张拉点主缆的位移影响很小,可以忽略;对相邻吊杆内力的影响较大,而对于远处吊杆的内力影响较小。当吊杆通过接长杆锚固在加劲梁上,并在加劲梁被张拉离开支架前这两个原理都是适用的。将这两个原理应用于浙江金华康济桥的施工控制中,仅通过3轮张拉吊杆就顺利地实现了体系转换,使主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍的顶推量和吊杆力都达到了设计要求。文章所述原理和方法对自锚式悬索桥的施工控制具有普遍的指导意义。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

现代悬索桥主缆防护现状与展望

悬索桥主缆腐蚀是世界范围的问题,传统的主缆防护方法只能减缓主缆腐蚀.结合对悬索桥主缆防护问题的现场调查和文献资料调查,介绍国内外现行悬索桥主缆防护方法和现状,分析和探讨未来悬索桥主缆防护技术的发展和应用问题.     

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。     

基于空间缆索悬索桥初始平衡态的数值分析方法

悬索桥初始平衡态因主缆几何非线性不能直接建模得出。文中以节段主缆悬链线方程为基础,建立空间主缆迭代方程。用数值分析法求解主缆线形、内力和无应力长度,得出悬索桥的初始平衡态,为悬索桥成桥线性化分析建立基础。通过优化迭代分析顺序,将主缆初始平衡态求解由多变量简化为单变量迭代分析,使计算过程清晰、收敛速度快、结果精度变高。并利用Fortran 90编制CSASBSC程序,以宝鸡联盟大桥为例验证了该方法的正确性。     

基于动力松弛法的悬索桥主缆找形方法分析与工程实践研究

在悬索桥主缆找形计算分析中,基于动力计算理论引用动力松弛法,为悬索桥找形提供新的思路。根据悬索桥主缆的受力特征,给出了动力松弛发在悬索桥主缆找形计算方式,并以某工程实例为空为算例对象,通过与传统解析算法和迭代算法在悬索桥找形中的应用,对比分析了动力松弛法理论在悬索桥主缆找形计算结果精度和计算速度。研究结果表明:动力松弛法通过对研究体系进行时空的离散化来将静力学问题转化为动力学求解,计算收敛速度要明显高于抛物线法和节点法;对主缆线形内力的计算结果与有限元迭代算法误差在5%范围内,吻合度较高。基于动力松弛法在悬索桥主缆找形中的运用,具有计算稳定,收敛性好的优势,能有效解决悬索桥主缆选形等几何非线性问题中,满足工程实用需求。     

三塔悬索桥主缆系施工应用技术问题分析和探讨

三塔悬索桥是一种新型的悬索桥结构,主缆系施工是保证其架设质量的关键步骤.分析三塔悬索桥主缆系结构特点,探讨三塔悬索桥主缆、吊索、索鞍和索夹的加工制造和安装过程中的应用技术问题.     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

悬索桥主缆的内部检测

悬索桥主缆检测分为3个级别:日常巡查及维护、2年1次的全主缆定期巡检和主缆的内部检查.结合美国国家公路合作研究计划(NCHRP)534指南,以及在该指南指导下进行的英国M48塞文桥主缆检测的报告,介绍在对主缆进行内部检查时如何确定检测的位置、检测的具体步骤、需要记录的数据以及钢丝样本的提取方法.通过介绍的主缆检测方法,可以获得悬索桥主缆的基本健康状况,对提取出的样本钢丝进行张拉试验,可为主缆强度的评估以及剩余寿命的计算提供数据资料.     

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。     

大跨度悬索桥非线性地震反应响应规律探讨

以简支单跨体系的润扬悬索桥和双塔双跨的舟山西侯门大桥为工程背景,建立了非线性动力分析有限元模型。以悬索桥的主要承重构件主缆与主塔的响应为研究对象,选取四类场地共31条地震波对不同类型悬索桥进行非线性地震反应分析。分析表明,悬索桥桥塔在不同地震作用下的位移曲线以及弯矩响应具有良好的一致性,与悬索桥桥型、地震震级无关;地震波中的长周期成分对具有长周期特性的悬索桥的结构响应有重要的影响;主缆动轴力比其恒载轴力小一个数量级,在结构的简化模型中可考虑忽略。     

柳州红光大桥主缆施工控制

悬索桥施工精度主要体现为主缆架设精度，对影响主缆架设精度的主要因素进行了分析，介绍了柳州红光大桥主缆施工控制的主要过程及结果。     

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化.结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑.     

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。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

干燥空气除湿方法在悬索桥主缆防腐中的应用

主缆是悬索桥最重要的受力构件之一,它长期暴露在大气环境中,经受着各种不利环境的侵蚀.同时,由于主缆为不可更换构件,因此主缆的寿命直接影响悬索桥的使用年限.干燥空气除湿方法是通过向主缆内部输入干燥空气,使主缆内部的相对湿度保持在某一临界值之下,从而解决了主缆内部积水问题,达到主缆系统的防腐效果.文中介绍了干燥空气除湿方法在悬索桥主缆防腐中的应用,以及除湿系统安装过程中应注意的事项.     

湘西矮寨大桥塔-梁分离式悬索桥桥型结构研究

湘西矮寨大桥为塔-梁分离式悬索桥,主缆跨径布置为242m+1 176m+116m。设计过程中对高线位、低线位常规悬索桥方案和塔-梁分离式悬索桥方案进行比选,结合特殊的地形、地质条件最终选择了山体开挖量小、经济性好、结构合理的塔-梁分离式悬索桥方案。采用增设辅助锚索的方法较好地解决了该结构无吊索区长度过长造成的主缆和主梁变形不协调的问题。采用FLAC3D软件分析结构体系与山体的稳定性,形成了结构与山体系统稳定技术。采用MI-DAS Civil建立结构空间杆系有限元模型,对其静、动力性能进行分析,分析结果表明:塔-梁分离式悬索桥的竖向、横向以及纵向的整体刚度均比常规悬索桥大,抗风动力性能较好,可较大地减小伸缩缝规模。     

既有悬索桥主缆现状的检测与研究

结合纽约地区既有悬索桥运营养护管理的经验，主要探讨了对悬索桥主缆的强度、延性、应力腐蚀及耐久性的检测与试验和评定方法，分析了影响悬索桥寿命的主要因素，指出了主缆、吊索、锚杆等防腐养护的重要性。     

近年来悬索桥发展的若干趋势

叙述近年来悬索桥发展趋势，在悬索桥体系方面，简述自锚式悬索桥，并介绍目前学术界对带斜拉索悬索桥持赞成与不赞成的两种不同观点，在主缆方面，叙述单主缆，两斜索面以及变距双主缆的布置，介绍“挪威式”的矩形主缆以及对现场预测索股方法的评价；