自锚式悬索桥空间缆索分析与计算

对空间索面自锚式悬索桥主缆的受力特点进行理论分析。以天津富民海河大桥为例,验证了分析方法与计算方法的可靠性。采用空间模型,通过两个计算步骤对空间缆索悬索桥成桥状态和空缆状态主缆线形进行分析,首先是简化的索体系分析,得出主缆的初始几何形状和主缆水平张力;然后再进行精确分析,利用简化计算得出的结果进行迭代计算,直至收敛。通过缆索受力计算和分析,为今后设计、修建自锚式悬索桥提供一定的计算和分析方法。     

武汉杨泗港长江大桥成桥状态的统一悬链线计算方法

针对采用分段悬链线法计算悬索桥主缆成桥状态的缺陷,以武汉杨泗港长江大桥主桥(主跨1 700m的钢桁梁双层悬索桥)为背景,提出一种新的悬索桥主缆成桥状态计算方法。该方法基于传统分段悬链线理论对索段进行受力分析,推导出全桥索段的统一悬链线方程,以主缆斜率最小点作为计算起始点,根据主缆线形与斜率的关系和变形相容条件建立方程,利用主缆张力的水平分力与垂度的变化规律求解方程。该方法能保证对平面悬索桥的缆索结构求解收敛。根据该方法编写程序对杨泗港长江大桥主桥主跨主缆的成桥状态进行分析,并与分段悬链线法的计算结果进行对比,结果表明该方法正确可行。该方法的计算结果已成功应用于杨泗港长江大桥主桥的设计中。     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

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。     

空间异形索面悬索桥主缆成桥线形计算方法

空间异形索面悬索桥的主缆受到吊索三个方向的作用力,由于空间吊索与空间主缆相互耦合作用,主缆成桥线形计算尤为复杂。鉴于此,基于分段悬链线理论,提出一种"空间问题正向平面化,平面问题逆向空间化"的新思路,推导出可同时考虑空间主缆与空间吊索相互耦合作用的空间异形索面悬索桥主缆成桥线形解析表达式。结合MATLAB软件编制空间异形索面悬索桥主缆成桥线形迭代分析主程序,并基于APDL参数化语言开发主缆平衡态分析验证子程序。以空间索面悬索桥——韩国永宗大桥、空间异形索面悬索桥——河南省宜阳县骏马大道跨洛河大桥为例,采用所提出的方法分别开展主缆成桥线形分析。结果表明:所提出的方法计算精度高、收敛速度快,可适用于各种索面悬索桥主缆成桥线形分析。     

某大跨度地锚式人行悬索桥静动力分析

为了验算结构在静力荷载作用下全桥位移、主缆和吊杆应力是否满足规范要求,分析抗风缆对大跨径人行悬索桥横向刚度的贡献以及自振特性的影响.文章以一座主跨223.5m双塔地锚式人行悬索桥为实例,利用有限元软件MI-DAS/Civil建立模型,通过节点坐标和桁架单元初拉力的反复迭代,研究得出主缆和吊杆的初始内力、桥梁结构初始刚度...     

悬索桥主缆求解虚拟梁法的改进

对悬索桥主缆求解的虚拟梁法进行了改进,证明了虚拟梁法在竖向荷载作用下主缆上的任意位置均适用,不必在吊杆处断开;推导了基于虚拟梁法的新形式相容方程,以建立主缆任意2个连续状态之间的联系;利用多点支承连续梁的求解方法,给出了加劲梁的活载挠度方程。通过建立以上非线性方程组,不仅可以求解主缆的成桥线形,而且还可以求解活载作用下悬索桥的挠度。通过算例的结果对比,说明了程序的准确性和适用性。     

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.     

不等主跨三塔空间缆索悬索桥主缆线形解析计算方法

为精确求解地锚式不等主跨三塔空间缆索悬索桥的主缆线形,提出了基于分段悬链线理论和非线性GRG法、结合静力平衡条件和几何相容条件的悬索桥主缆线形解析计算方法.计算成桥线形时,建立与基本未知量数量相等的控制方程并规划求解基本未知量的合适取值,依次求解主跨、次主跨、边跨、锚跨线形.其中,求解主跨线形时需给定首末端及跨中点坐标...     

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.     

悬索桥鞍座设计位置计算的改进方法

基于对悬索桥主缆和索鞍的几何、力学关系分析,利用索鞍和主缆的几何相容条件建立方程,采用二分法求解方程得到索鞍的设计位置,避免了传统方法采用牛顿-拉斐森法求解八元非线性方程组的复杂计算。该文提出的索鞍位置改进算法精度良好,计算简单,整个计算过程无需任何初值,均可保证求解收敛。     

几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计

主缆锚固区是自锚式悬索桥的关键传力区域,主缆锚固区结构型式的合理选择和设计是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。以几座自锚式悬索桥主缆锚固区设计为工程实例,对混凝土结构锚固、钢结构锚固及钢混凝土组合结构锚固3种主缆锚固区常见的锚固方式进行结构设计和计算的对比分析,得出3种锚固方式的优缺点及合理选择主缆锚固区结构型式的条件。     

一种基于ANSYS的悬索桥主缆找形计算方法

提出了一种基于ANSYS有限元程序的悬索桥主缆找形计算快速迭代方法,采用APDL参数化设计语言编制了计算程序;程序考虑几何非线性,且在迭代过程中引入动态修正,迭代过程收敛快、精度高,可精确计算悬索桥主缆成桥状态和空缆状态线形。     

自锚式悬索桥静动力分析及其试验研究

针对目前对自锚式悬索桥试验研究较少的现状,以江山北关自锚式悬索桥为例,进行初始平衡状态分析,利用有限元软件建立了自锚式悬索桥空间分析模型,考虑了主缆吊杆初始张拉力影响,分析该桥的静动力特性。然后,通过典型的实桥静动载试验研究来验证理论分析,结果表明理论计算值和实测值吻合较好,北关大桥的刚度和强度满足规范要求。     

自锚式悬索桥静动力分析及其试验研究

针对目前对自锚式悬索桥试验研究较少的现状,以江山北关自锚式悬索桥为例,进行初始平衡状态分析,利用有限元软件建立了自锚式悬索桥空间分析模型,考虑了主缆吊杆初始张拉力影响,分析该桥的静动力特性。然后,通过典型的实桥静动载试验研究来验证理论分析,结果表明理论计算值和实测值吻合较好,北关大桥的刚度和强度满足规范要求。     

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。     

大跨悬索桥主缆系统施工控制计算方法研究

悬索桥的施工控制不同于其他桥梁结构形式,主缆一经架设完成很难进行后期线形调整,精确计算主缆系统的施工控制参数尤为关键。针对已有计算方法存在的不足之处,基于悬索桥在恒载作用下的力学特点,提出一种主缆施工控制计算的解析迭代法,该法根据受力平衡条件和变形相容条件建立迭代方程,自动计入了柔索结构的所有非线性,可精确计算恒载状态下成桥线形、主缆无应力长度、空缆线形、主索鞍预偏移量等。四渡河大桥的实例应用表明该法具有较高精度。     

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥缆索线形计算方法

以南京江心洲大桥为工程背景,基于Ohtsuki博士提出的空间缆索线形计算方法,对空间缆索自锚式悬索桥的主缆线形计算方法进行研究,推导空间主缆线形的迭代算法;针对自锚式悬索桥的受力特点,在缆索初始、精细平衡状态分析的基础上,增加修正平衡状态分析来考虑由于主梁和主塔压缩引起的主缆线形及内力变化;根据几何相容及力的平衡条件,确定索夹的安装位置,并给出空缆状态下主鞍座、吊索横梁的预偏量以及主鞍座的预抬量等控制参数.计算结果表明:自锚式悬索桥体系转换过程中缆索的几何非线性效应显著,体现在空缆到成桥状态主缆有较大位移,主缆与主鞍座空间切点位置也会有较大的变化.     

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.     

悬索桥结构分析中鞍座单元的研究及应用

在悬索桥的有限元计算中往往忽略鞍座对主缆的影响而直接采用成桥理论IP点建模,这种简化会对主缆线形计算带来误差。为提高有限元计算悬索桥主缆线形的精度,提出一种能精确模拟主缆和鞍座约束关系的3节点单元——鞍座单元。采用该单元可基于弹性悬链线的解析解迭代出主缆与鞍座的切点坐标,再根据该单元刚度矩阵元素的含义并利用静力平衡条件直接推导出其切线刚度矩阵。以国内某主跨1 650 m的悬索桥为例,将鞍座单元的切线刚度矩阵引入到该桥有限元整体计算中,计算结果表明,鞍座单元能精确模拟主缆与鞍座的实际情况,将其引入悬索桥的结构计算中能大幅度提高计算精度。