考虑主、散索鞍耦合效应的索鞍预偏量改进算法

基于对主缆和主、散索鞍的力学以及几何关系分析,考虑主、散索鞍的耦合效应,提出一种悬索桥索鞍预偏量的改进算法.算法根据索鞍平衡关系和变形相容条件以及主缆线形基本方程推导出一个十元非线性方程组,采用牛顿-拉斐森法求解方程组,即可同时得到主、散索鞍的预偏量.方法给出的初值选取原则和约束条件对平面缆索悬索桥的索鞍预偏量均能求解...     

钢管骨架无支架缆索吊装法扣索索力的优化分析

研究目的:通过对力矩平衡法和有限元零位移法确定扣索索力的优缺点分析,针对落布溪大桥拟定的扣索方案,采用优化后的计算方法确定最优扣索索力,确保本桥拱肋节段安装的线形精度和施工安全.研究结论:采用将扣索和骨架结构作为结构的整体进行非线性迭代计算求解最优扣索索力,通过相应的迭代计算和骨架节段正装和倒拆计算,得出骨架合龙前的优化扣索索力,并给出钢管骨架吊装施工中钢管应力及标高的控制数据.实践表明,采用本方法能够保证钢管骨架具备良好的合龙条件,并且在施工中能够给出准确的标高控制数值,对落布溪大桥的钢管骨架吊装具有良好的指导意义.     

自锚式悬索桥悬浮式散索套下主缆线形控制

江心洲右汊大桥缆索系统为空间结构,主缆边跨平行锚固侧设置悬浮式散索套,主跨空间锚固侧设置散索鞍。因边跨散索套重量及锚固区设置影响,主缆空缆线形即为有散索套重量下的空缆线形。主缆架设时,通过外力转换,使主缆线形满足监控及设计要求的有散索鞍重量下空缆线形。     

独塔自锚式悬索桥恒载状态下结构线形及内力分析

基于UL列式的虚功增量方程,根据索的物理及几何特性,推导出了适用于悬索桥缆索几何非线性分析的两节点悬链线索单元。在此基础上,提出了一种确定自锚式悬索桥恒载状态下的结构线形及内力的迭代算法。并以佛山市平胜大桥独塔自锚式悬索桥(主跨350m)为例,对其拟定的两种施工方案分别进行了恒载状态下的结构线形及内力的计算。通过分析比较,对施工方案的可行性进行了论证。     

大跨径拱桥缆索施工支架非线性受力特性分析

随着钢管混凝土拱桥跨径的增大,缆索吊装施工过程中,塔架的受力安全性问题备受关注,但主索的计算为简化的理论计算,不考虑主索滑移及塔架偏位对主索受力的影响,导致塔架受力计算不够精确。以某430 m大跨度钢管混凝土拱桥为例,建立索塔一体化并考虑主索非线性及滑移的有限元模型,考虑塔架偏位对主索及塔架变形与受力的影响,将得到的有限元受力分析结果与现有解析方法的求解结果对比分析,结果表明:有限元方法计算结果偏大,与解析法差距在10%以内,说明考虑主索滑移及塔架偏位时结构受力更不利,此种模拟方式能够较精确地计算主索及塔架的变形及受力特性,为钢管混凝土拱桥的施工提供指导。     

跨山区河流中承式拱桥缆索吊装系统设计

横跨涪江的东升大桥主跨为258 m中承式系杆拱桥,其上部钢结构采用缆索吊装法施工。根据桥址地形地貌、工程地质、水文气象条件、桥梁线形设计,按照安全、可靠、经济,不影响引桥墩柱、盖梁施工及预制T梁架设,降低塔架高度的原则,对缆索吊装系统总体布置、塔架设置位置进行了方案比较,结合吊装构件吊装重量、安装位置、起吊方式,设计了一套双塔三跨、主索与扣索一体化不等高塔架、固定式索鞍、缆吊与扣锚索共用锚碇的缆索吊装系统,可为跨山区河流类似桥梁施工提供参考。     

柔性人行悬索桥空间索面抗风缆索系统的找形计算方法

基于悬连线索单元理论,研究了空间索面抗风缆索系统精确计算方法。利用平面受力平衡求得节点横向坐标,再根据各索段在自重作用下呈悬链线的特性,通过不断迭代计算得到节点的竖向坐标和各索段的无应力长度。文中给出了该方法的迭代计算流程,并利用《Matlab》编写计算程序。结合某工程实例,求得抗风缆索系统成桥线形及各索段无应力长度,带入有限元软件进行几何非线性计算,结果表明,恒载状态下缆索系统节点位移小于跨度的1/40 000,说明提出的方法是可行的,满足工程精度要求。     

大跨度悬索桥的基准索股调整

为提高大跨度悬索桥基准索股的施工精度,基于悬链线理论提出2种调索方法。一是根据控制点的里程和标高,计算调整基准索股的总无应力长度及对应主塔偏位和施工温度的跨中点理论标高,然后将该跨索股的理论无应力长度转换成该跨调整端索鞍处的有应力长度,即索长调整量的精确解,该方法由于考虑主塔偏位、基准索股的实际跨径和温度等的影响,计算精度高。二是基于悬链线线形方程推导出的中、边跨悬链线简化调索公式。将上述2种方法及传统的抛物线调索公式法应用于珠江黄埔大桥的基准索股的调索计算中,结果表明:对于中跨,悬链线简化调索公式的计算精度高于传统的抛物线调索公式,两者相差约3%;对于边跨,两者精度相差不大;两者相对于索长调整量精确计算法的误差均不超过5%,均可应用于实桥的调索分析。应用本文提出的2种方法进行珠江黄埔大桥基准索股的施工监控,最终取得了理想线形,验证了这2种方法的正确性。     

一种悬索桥主缆计算的新方法

基于对主缆索段的受力分析,在建立各索段统一线形方程的基础上,找到主缆最低点的位置及其斜率,利用变形相容条件建立方程,以主缆张力水平分力的变化规律求解方程,提出一种受力更明确、适应性更强、计算更简便的主缆线形计算方法,并将其总结为斜率爬升法。该方法对平面主缆悬索桥的平面缆索结构均能保证求解收敛,经过算例论证,计算精度较高。在求解主缆水平分力的基础上推导主缆坐标、有应力长度和无应力长度的求解方法。同时研究主塔不等高时,主缆斜率最小点的位置和斜率大小变化情况,并研究不等高主塔对主缆受力和主缆线形的影响,结果表明不等高主塔的主缆斜率最小点会向较矮的主塔一侧偏移,且较小的主塔高差会对主缆受力和主缆线形产生较大影响。     

空间主缆独柱塔自锚式悬索桥设计新技术

研究目的:南京长江隧道工程江心洲大桥作为南京纬七路过江通道上的一座标志性建筑,对技术性、景观性均要求较高。其主桥采用空间主缆混合梁独柱塔自锚式悬索桥,构造及受力较为复杂。本文对其设计中采用的主要新技术进行阐述,以期为同类型桥梁的设计提供借鉴。研究结论:(1)在钢箱梁主跨布置空间索面及空间主缆,较大提高了全桥的抗风能力,在混凝土箱梁边跨布置平面(竖直)索面及平面主缆,简化了边跨缆索系统的构造及施工;(2)主跨吊索在上端设置向心关节轴承,在下端设置推力关节轴承,不仅适应了主跨空间主缆在活载作用下的复杂变位,而且美观经济;(3)边跨索夹采用将两根主缆对应的两个传统索夹连为一体的型式,结构新颖、构造简洁、受力明确、造型美观;(4)主索鞍采用空间三维曲线鞍槽,适应了该桥主缆由边跨的平面线形向主跨的空间线形过渡;(5)边跨散索套采用将两个传统散索套连为一体的型式,满足了散索套的横桥向受力要求,构造简洁,受力明确;(6)结合主跨空间索面、桥塔横梁斜拉索,独柱桥塔能够以较小的截面尺寸满足该桥的横桥向受力要求;(7)本文所述技术可为同类型桥梁的设计提供借鉴及参考。     

基于索、杆组合结构的电气化铁路接触网三维静态模型

基于有限元理论,采用二节点非线性索单元与线性杆单元离散接触网系统;根据索、杆的精确表达式推导单元切线矩阵;根据结构拓扑关系组装刚度矩阵和不平衡力矩阵,建立整体非线性平衡方程;利用NewtonRaphson法求解该平衡方程,建立接触网的初始平衡状态三维模型,并在模拟算例中得到线性收敛的计算结果。将计算得到的吊弦长度与现有的文献和软件计算结果对比,验证了本方法和模型的有效性。     

基于影响矩阵理论的悬索桥索力优化

为了确定悬索桥合理的索力及主缆线形,基于影响矩阵理论提出悬索桥索力的优化方法。以恒载和假定的悬索桥初始索力为悬索桥的初始荷载,在初始荷载作用下形成悬索桥初始刚度的基础上,根据叠加原理得到悬索桥的影响矩阵;基于影响矩阵迭代更新索力,通过有限元计算恒载和索力作用下悬索桥的结构响应,直至收敛,从而得到悬索桥合理的索力及主缆线形。应用该方法对1座主跨为460m的双塔悬索桥进行索力优化,其计算结果与已有文献的计算结果基本一致,而且该方法优化的目标还可以包括内力、应力和位移等,收敛速度快,满足工程要求。     

系杆与吊杆防腐措施

吸取国内外悬索桥、斜拉桥的缆索锈蚀与防腐的经验和教训，针对彩虹大桥制索的现状，提出可行的防腐措施。     

悬索桥平面缆索结构纵向刚度的解析算法及影响参数研究

为更清楚地认识平面缆索结构及桥塔的纵向力学行为,基于主缆线形计算的传统抛物线理论,推导单跨缆索结构纵向刚度的解析公式;结合算例与有限元及既有文献结果进行对比;基于梁的平衡微分方程和能量原理,推导索塔结构的纵向刚度计算公式,并与有限元计算结果进行对比;由力学分析导出连跨缆索结构在考虑和不考虑支点刚度时的纵向刚度解析公式;讨论单跨缆索结构纵向刚度的影响因素;利用有限元给出单跨和双跨加载时的连跨缆索结构纵向刚度变化曲线。研究表明,导出的解析公式具有良好的精度,能够满足工程需要。     

独柱塔自锚式空间缆索悬索桥设计

南京江心洲大桥是一座独柱塔自锚式空间缆索悬索桥,孔跨布置为(35+77+60+248+35)m,主塔采用独柱形式,主缆及吊索在边跨采用平行布置、在主跨采用空间布置,主梁采用钢混梁,设计难度大。通过技术研究,解决了桥梁总体布置、吊杆张拉、适应空间线形的主索鞍和散索套构造、钢混结合段构造等难题,保证了工程的顺利实施。     

悬索桥成桥主缆线形计算的分段悬链线法

根据悬索桥的受力特点,发展了悬索桥成桥主缆线形计算的精确方法———分段悬链线法。本方法采用解析表达式、用数值迭代计算法解决给定的问题,是一种精确的方法。本文的方法不存在用有限元法或传统的抛物曲线、悬链曲线法计算时的那种假设误差,它根据力学平衡条件和变形相容条件确定各部分的索力和曲线形状,自动计入了索曲线的所有非线性。     

独塔自锚式悬索桥基准索股架设温度影响分析

针对悬索桥几何形状对温度极为敏感的特点,研究了主缆架设过程中基准索股架设时的温度效应。以甘肃天水市罗家沟独塔自锚式悬索桥为工程背景,对基准索股架设阶段进行温度场实时观测,得到了该桥主缆的温度场。根据无应力索长不变原理,运用FORTRAN语言编写了非线性迭代计算程序,得到了不同温度下的索股垂度值,并与实测结果进行对比,验证了该迭代法计算结果的正确性。将迭代法计算值作为现场基准索股架设时的理论依据,进行基准索股线形控制。结果表明:该方法计算结果较为精确,可直接指导工程实际,具有较强的推广和应用价值。     

大跨度提篮拱桥缆索扣挂系统设计与应用

缆索起重机和临时扣索设计是拱桥无支架拼装的关键技术,本文结合三门口大桥的工程实例,简要介绍了270 m跨度提篮黏性式钢管混凝土拱桥总体施工方案,重点介绍了移动索鞍式缆索起重机的系统组成和设计,对扣索的布置和受力分析做了简要介绍。     

郑万高铁梅溪河大桥拱圈外包混凝土浇筑方法探讨

为了探讨大跨度劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土的合理浇筑方法,针对目前常采用的平衡浇筑与连续浇筑两类方法,以主跨为340 m的郑万高铁梅溪河大桥为研究背景,首先,依托劲性钢骨架的扣索系统,提出采用敏感性分析确定拉索合理位置及索力张拉大小的新方法;其次,采用Midas Civil软件建立主拱圈梁-板组合分析模型,并对分段平衡浇筑和连续浇筑法的结果进行探讨;最后,进一步分析不同工作面数量对于拱桥结构应力、挠度和稳定性的影响。研究结果表明:利用敏感性分析结果,平衡加载法和连续浇筑法均能够有效控制主拱圈截面应力和变形大小;当纵向工作面数量相同时,平衡浇筑法更有利于拱桥施工阶段的稳定性。研究成果可为大跨度混凝土拱桥的修建提供技术支撑。     

悬索桥吊索张拉及索鞍顶推降温法数值分析

研究目的:当大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁时,首次应用"先斜拉,后悬索"的总体施工方案,该方案中最重要的过程就是斜拉桥向悬索桥的结构体系转换。针对体系转换中吊索张拉及主索鞍顶推在数值模拟中的实现,本文应用与无应力状态控制法相通的降温法进行分析。以该方法为指导,分析模拟建成后是世界上最大跨度600 m的鹅公岩自锚式悬索桥的体系转换全过程,阐述基于ANSYS的斜拉-悬索两个缆索支撑系统耦合模型中各个关键构件的单元选取及其参数确定的方法和技巧。研究结论:通过数值模拟计算得到体系转换过程中关键构件在整个过程中的变化规律,获得结论如下:(1)利用无应力索长可以将两种独立的斜拉-悬索缆索支撑系统实现耦合模型进行体系转换研究;(2)降温法是将吊索的建模长度降温至其无应力索长来模拟吊索张拉的过程,也可以模拟将主索鞍的预偏量分步降温至接近于零而实现主索鞍的顶推;(3)本文所研究降温法适用于计算大跨径自锚式悬索桥中体系转换过程中吊索张拉和主索鞍顶推分析。