山区复杂环境下悬索桥主缆温度场规律研究

通过对山区复杂环境下悬索桥主缆模型进行温度场试验测试,以及对山区实际悬索桥工程的主缆进行实地温度场长期监测,结合理论计算分析,获得了山区复杂环境下悬索桥主缆温度场的典型分布及变化规律,并通过一座悬索桥工程实例验证了该温度场规律的准确性和适用性。     

边跨主缆角度对悬索桥的影响分析

为了研究不同边跨主缆角度对悬索桥结构受力的影响,以西堠门大桥为原型,采用西南交通大学编制的桥梁非线性计算软件BNLAS,建立双塔单跨悬索桥计算模型,该模型中中跨主缆的跨度为1 650 m,加劲梁为单跨简支结构体系。通过比较不同边跨主缆跨度情况下悬索桥受力的变化,分析了主缆边跨角度的改变对悬索桥受力的影响。     

边跨主缆角度对悬索桥的影响分析

为了研究不同边跨主缆角度对悬索桥结构受力的影响,以西堠门大桥为原型,采用西南交通大学编制的桥梁非线性计算软件BNLAS,建立双塔单跨悬索桥计算模型,该模型中中跨主缆的跨度为1 650 m,加劲梁为单跨简支结构体系。通过比较不同边跨主缆跨度情况下悬索桥受力的变化,分析了主缆边跨角度的改变对悬索桥受力的影响。     

三塔自锚式悬索桥主缆抗火性能评估方法

提出了一种简易的桥梁结构抗火性能评估方法。首先,通过开展构件传热分析,获取了车致火灾下构件温度场时程曲线;建立了全桥热-结构耦合作用模型,对全桥结构高温下静力响应及安全性进行了分析与评估。然后,以某钢-混简支梁试件为对象,数值模拟分析了火灾下构件温度场及静力响应,并将分析结果与试验结果进行对比以验证所建模型的准确性。最后,以某悬索桥为工程背景,开展了油罐车、货车、客车及小汽车等4种车型发生火灾工况下构件传热分析及结构响应分析;根据自定义缆索损伤评估标准,采用所提出的评估方法对主缆局部损伤状况进行了评估。研究表明：油罐车发生火灾对结构的危害最严重,主缆最高温度可达830℃,虽然跨中挠度仅增加160 mm,但主缆产生了严重的不可逆损伤;所提出的评估方法可用于大跨径缆索承重桥梁结构抗火性能及安全性分析。     

大跨度悬索桥鞍座出口处主缆的二次应力

大跨度悬索桥主缆的应力在主鞍座处最高,主缆次应力在此处也比较大。采用不同的假设条件可建立主鞍座处主缆二次应力的几种计算方法,针对某实桥,将不同计算方法所得到的计算结果与实测结果进行了比较,并对悬索桥索鞍出口处主缆在恒载和活载作用下的二次应力和安全系数进行了计算。结果表明:在主缆变形较小时,不同计算方法所得到的计算结果与实测值较吻合;在主缆变形较大时,索鞍出口处主缆的二次应力计算需将钢丝的滑移及钢丝间极限摩擦剪力随主缆轴力增大而发生改变的影响考虑进去。通过计算所得到的索鞍出口处主缆的安全系数达到2.0,并且在施工过程中采取适当的措施可以减小这一位置处的二次应力。     

悬索桥主缆架设过程驰振性能时域分析

为了分析悬索桥主缆在架设过程中可能发生的驰振失稳,导出了直接基于体轴系的驰振气动力表达式,避免了现有驰振分析方法采用风轴系下的气动系数需要进行的坐标转换,得到了更为简洁的驰振判据表达式.建立了悬索桥主缆的简化有限元模型,分析了结构动力特性;通过CFD(计算流体动力学)分析,得到了施工过程中不同断面形状主缆的气动力系数曲线.最后,分别基于单自由度驰振模型和实桥三维驰振模型,采用时域法模拟了主缆的风致驰振现象.研究表明,单自由度驰振模型分析的驰振发振风速与理论结果较吻合,三维驰振模型能更真实地反映主缆的驰振性能.      

自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力探讨

刚性自锚式悬索桥的锚固区结构和受力较复杂。以平顶山建设路立交桥为例,运用有限元程序Mi-das/Civil建立该桥梁的整体计算模型,有限元程序ANSYS建立边跨主缆锚固区梁段的局部计算模型,对主缆锚固区进行空间局部应力分析。得出结论：箱梁切开截面端与顶板交接处的正中心位置及主缆锚固位置处局部应力超限,出现明显应力集中,需要进行局部加强处理;计算结果具有较高的实用价值。     

悬索桥空缆状态下锚跨主缆索股张力的计算与监测

运用自行编制的悬索桥施工过程主缆架设计算程序,对张花高速公路澧水大桥主缆架设期间空缆状态下的锚跨索股张力进行了计算.主缆架设完成时,采用索力动测仪对索股张力进行了测试.对该桥索股架设完成时的索力测试数据与锚跨部分丝股张力的理论计算结果进行了比较.分析结果表明:在控制好主缆线形的同时,锚跨逐索股张力的理论计算数据与实测数据吻合.考虑到索股理论计算模型与实际的差异以及环境因素的干扰,部分索股张力的实测值与理论值有差距,因此,有待于理论上的进一步研究.     

非均匀变温场中主缆初始位形的迭代计算

利用解析法推导了变温度场中悬索桥空缆线形的悬链线线形公式;建立了两种已知设计条件时悬索桥空缆线形的迭代方法;根据主缆的温度变化方程导出了温度变化时无应力索长计算公式。计算结果表明:在非设计温度下,主缆的位形及其内力值均与设计理论值有较大误差,因此在悬索桥的结构分析中必须考虑温度变化的影响。     

大跨径悬索桥主缆防腐保护问题剖析与建议

我国大跨径悬索桥起步比较晚,发展的时间还没有超过20年。但根据国外经验再过些年国内悬索桥主缆的锈蚀问题将陆续出现,将直接影响桥梁的结构安全与使用寿命,亟需开展悬索桥主缆防护问题的研究。首先介绍了国内外悬索桥主缆钢丝腐蚀案例,分析了主缆腐蚀原因及目前常用的主缆防护措施。继而分析和探讨了悬索桥主缆防护技术的发展方向,并提出一种可行性悬索桥主缆钢丝电化学腐蚀试验方案,供悬索桥主缆防护技术研究与应用参考。     

自锚式悬索桥主缆成桥线形分析的等代梁法

主缆是自锚式悬索桥结构中的主要承重构件,主缆的成桥线形是进行结构设计、计算和指导施工的关键控制因素,建立符合实际情况的主缆成桥线形计算方法十分必要。采用等代梁法,根据力学平衡和变形相容条件,推导出了假设荷载沿跨径均布的抛物线法和假设荷载沿弧线均布的悬链线法的主缆成桥线形的解析表达式,并采用逐次逼近法计算出悬链线法主缆内力水平分量和成桥线形,同时建立非线性有限元分析模型并通过迭代计算确定主缆线形的数值解并与该方法进行对比分析,结果表明,该方法简单易行,精确度高,能满足工程需要。     

寒冷地区悬索桥主缆间歇期临时性防腐措施研究

腐蚀是影响悬索桥寿命的极其重要因素,随着人们对结构使用安全要求的日益提高,必须考虑施工过程中腐蚀对结构的影响。概述了悬索桥主缆腐蚀机理及目前防腐现状,分析了主缆在冬季寒冷间歇期进行临时性防腐的必要性,重点阐述了寒冷地区主缆临时防腐采用涂刷磷化底漆+合成氯丁橡胶缠包带+聚丙烯塑料包裹的施工工艺。实践证明:经过防腐处理后的主缆在施工间歇期一直处于干燥状态,腐蚀几乎没有发生,满足主缆防腐要求。此措施可为类似桥梁施工防腐提供参考。     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响,在悬索桥空缆架设施工中,温度不仅改变主缆索股的长度,而且将引起主塔的偏位,这些都将导致主缆线形的改变.文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上,提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计,并以实例加以说明,可供桥梁施工技术人员参考.     

ANSYS在悬索桥锚碇可靠性分析中的应用

大型有限元计算软件ANSYS界面友好、使用方便，在桥梁工程中具有广泛的应用前景。以北盘江特大桥锚碇结构为例，采用ANSYS建立了该结构有限元模型，其中考虑了结构自重、主缆索拉力、预应力、温度场及边界条件等因素，在此基础上采用子空间迭代法对其进行了整体受力分析。分析结果表明了该重力式锚碇结构内部受力大小及分布情况，再结合现场测试结果对该桥锚碇整体结构可靠性进行分析研究。对大跨径悬索桥锚碇结构的设计、施工及养护维修具有一定的参考价值。     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响．在悬索桥空缆架设施工中。温度不仅改变主缆索股的长度，而且将引起主塔的偏位，这些都将导致主缆线形的改变．文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上．提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计．并以实例加以说明．可供桥梁施工技术人员参考     

温度影响下主缆线形精细计算方法研究与应用

悬索桥施工前,应通过基于有限元方法的杆件正向装配及逆向拆除法来进行正反向计算,若2种计算得到的成桥状态各项数据闭合且合理,则可基于此确定其各项施工参数。但上述计算是基于设计基准温度,而施工时环境温度与设计基准温度存在差异,且主缆索股的垂度与线形受温度影响较大,上述2种温度的差异使得主缆架设完成时其空缆线形参数与理论值不一致。因此,在施工前及施工过程中应根据2种温度的差异对主缆形状的影响规律来调整空缆状态下主缆的线形。为此在悬索桥施工过程主缆线形的解析计算方法基础上,推导了2种温度影响下主缆形状计算表达式,并编写成数值计算程序用于主缆施工控制过程中,能保证施工完成时桥梁处于合理成桥状态,本计算方法也可用于其他悬索桥的主缆施工过程中。结合大跨径地锚式悬索桥算例,验证了悬索桥主缆施工过程中考虑温度因素的空缆线形计算方法的正确性。     

空间缆索悬索桥主缆线形的分析方法

空间缆索悬索桥是由于主缆和吊索形成了一个三维索系,在对竖向承载能力影响不大的情况下,缆索系统的横向承载能力得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的横向刚度和抗扭刚度。作为结构非线性性态非常突出的大跨度悬索桥,采用有限元法能充分考虑几何非线性的影响因素。介绍了按照零位移原则确定重力作用下主缆的初始应力状态的方法及确定主缆线形的迭代算法。     

连续钢桥承载力检测研究

通过桥梁静载试验、模态测试以及ANSYS数值分析,对连续钢桥位移及承载力进行了验算分析。对桥梁在不同工况下应变、位移实测值与理论计算值进行对比,并计算桥梁校验系数。试验和数值计算结果表明,校验系数均小于1,说明该桥梁结构处于弹性工作阶段,结构动力特性良好,现阶段结构刚度与承载力均能满足设计要求,为今后大跨径钢箱梁的承载能力检测分析提供依据。     

700 m级中承式缆拱桥设计

随着拱桥跨径的增加,拱肋稳定性问题突出,且巨大的推力需通过系杆或基础平衡,大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大. 针对这两个问题,结合拱和缆索的受力特点,提出一种新的桥梁结构体系——中承式缆拱桥. 首先,在主跨和边跨均加入拱圈;其次,去掉悬索桥锚碇,将主缆锚固于边拱拱脚;最后,通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数,保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等,从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的. 给出了新型桥的具体结构形式和受力机理,并以700 m跨径为例对其进行设计研究,对其施工过程提出了设想. 有限元计算分析表明:中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载,与同条件下的连续拱桥相比,其强度承载力提高约25%,稳定承载力提高约70%,同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0,为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.      

新型索梁组合结构的主缆材料选型有限元分析

轻质承重索选型是新型索梁组合结构桥梁设计的关键问题之一。利用ANSYS建立了160m轻质索梁组合结构桥梁有限元模型,并分别对UHMWPE纤维、CFRP和高强钢绞线三种主缆进行了分析,对比分析了主缆和吊杆的位移和内力响应。结果表明:三种材料的主缆内力相差不大;UHMWPE纤维缆索竖向位移最大,车辆荷载沿全桥作用一遍,取其5/16桥跨处最大挠度进行检测,结果满足设计规范要求;UHMWPE纤维缆索自重仅为CFRP索的46.5%,钢绞线索的9.2%,耐磨耐腐蚀耐低温,价格便宜,可作为轻质索梁组合结构桥梁主索选用。