拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

三塔斜拉桥动力特性影响参数分析

桥梁动力荷载响应与自身动力特性密切相关,非常规斜拉桥的特殊动力特性是决定结构响应的内在原因,进行了三塔斜拉桥结构动力特性影响参数分析。计算结果表明:中等跨度三塔斜拉桥1整体扭转刚度大,扭弯频率比高,有利于提高结构的抗风能力;2该斜拉桥的振型及其频率对加劲梁弹性模量不敏感;3增大斜拉索截面不利于提高三塔斜拉桥结构的整体抗扭刚度;4横向抗风支座对索塔振型影响不大,解除横向抗风支座会大幅降低低阶振型频率,致使桥梁侧弯振型频率较低;5边跨辅助墩可以大大提高结构体系的整体刚度。     

大跨度三塔斜拉桥技术状态检测与评估

为了掌握某大跨度三塔斜拉桥在运营期间的结构技术状态,采用先部件后整体的评定方法,结合该三塔斜拉桥的结构特点,开展了外观检查、桥梁材质状况检测、桥梁变形测量、恒载索力、桥面平整度及车辙检测,并基于检测数据对其承载能力和技术状况进行了评定和分析,给出了相应的养护建议。检测结果表明,采用先分层评定后综合整体评定的方法能够全面有效地评估大跨度三塔斜拉桥的运营安全状态;该斜拉桥各部件分项指标为良好,总体技术状态评级为2类;针对该斜拉桥结构不同部位的裂缝应采用不同的处理方法。     

白沙洲长江大桥不同主梁纵向约束方式及其对结构抗震性能的影响

以武汉白沙洲长江大桥这座主跨６１８ｍ斜拉桥为例，考虑索，塔和主梁的非线性效应，用大位移理论研究了大跨度斜拉桥这种长大柔性结构物在地震作用下的动力行的，讨论了不同主梁纵向约束方式对斜拉桥地震响应的影响。     

考虑附加变形的公路-磁浮合建桥车桥耦合动力响应研究

为了解温度变化和汽车荷载布置引起的附加变形对大跨度公路-磁浮合建桥及磁浮列车动力性能的影响,以某三塔四跨公轨合建大跨度斜拉桥为背景,采用UM及ANSYS软件建立磁浮列车、桥梁、悬浮控制器模型,分析温度、汽车荷载作用下的附加变形对车桥动力响应的影响。结果表明:温度附加变形对桥梁及磁浮列车的动力响应影响较小;汽车偏载作用对桥梁和磁浮车辆的横向动力响应影响较明显,6车道对称布载作用对磁浮列车的加速度和Sperling指标的影响不大,但悬浮间隙波动范围增大了30%;汽车荷载对公轨合建桥梁车桥动力响应的影响较大,需予以重点考虑。     

大跨度三塔斜拉桥纵向约束体系设计研究

针对三塔斜拉桥温度效应显著、整体刚度不足的特点,以黄茅海大桥[主桥为(100+280+720+720+280+100) m独柱塔双索面三塔斜拉桥,采用分体钢箱梁]为背景,采用非线性时程分析方法,对比分析不同纵向约束体系下斜拉桥的静、动力响应。结果表明:中塔通过设置弹性索实现弹性约束,单侧弹性约束刚度6.5×10~5 kN/m,可起到塔梁固结的效果;在中塔采用弹性约束基础上,边塔采用纵向放松体系,每个边塔设置4个粘滞阻尼器[阻尼系数C为2 500 kN/(m/s)~α,速度指数α为0.3],明显改善了斜拉桥的静、动力响应;采用的中塔设置弹性约束-边塔设置阻尼器的组合结构体系,与全飘浮体系相比,梁端最大位移减小69%,边、中塔塔底弯矩分别减小40%、15%,与中塔固结体系相比,地震作用下组合结构体系梁端位移减小44%,中塔塔底弯矩减小51%,边塔塔底弯矩变化幅度较小,该组合结构体系合理。     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。     

超大跨径三塔斜拉桥横向抗震结构体系研究

以琼州海峡跨海工程2×1500m三塔斜拉桥设计方案为背景,采用非线性时程分析方法,基于利用附加装置改善大跨径桥梁结构性能的设计思想,研究超大跨径三塔斜拉桥适宜的横向抗震结构体系。首先针对附加刚度和附加阻尼的设计参数进行优化分析,然后分析不同横向约束结构体系对超大跨径三塔斜拉桥横向抗震性能的影响。结果表明:对于超大跨径三塔斜拉桥,选择适宜的横向弹性+阻尼组合体系能够更经济有效地改善结构受力性能,在降低主塔地震响应和主梁地震应力的同时还能较好地控制塔梁间横向相对位移,是超大跨径三塔斜拉桥较为理想的横向抗震结构体系。     

风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。     

岳阳洞庭湖大桥动力特性试验研究

动载试验是评定桥梁结构动力稳定性能和运营状况的重要方式。文中介绍了国内首座不等高三塔双斜面索全漂浮体系斜拉桥——岳阳洞庭湖大桥动载试验方法和过程,通过对该桥固有模态参数和冲击系数的测试与分析,得出该桥在运营20年后,其动力特性和动力响应能满足设计和相关规范要求、桥梁结构整体动力性能良好。     

液压阻尼装置在斜拉桥抗震设计中的应用研究

以某斜拉桥为背景,研究液压阻尼装置的布置方案,通过比较减震前后该桥的地震响应,分析液压阻尼装置对大跨度斜拉桥的减震效果及液压阻尼装置的参数对减震效果的影响.采用动力时程分析方法,对比分析3种支撑体系,即漂浮体系、阻尼体系、铰结体系(锁定体系).研究表明,支撑体系对斜拉桥结构的地震响应有显著影响,设置液压阻尼装置能有效地减小大跨度斜拉桥结构塔、梁位移和内力响应.对液压阻尼装置的主要设计参数进行探讨,分析阻尼系数、速度指数对结构地震响应的影响,为大跨度斜拉桥的抗震设计提供理论依据,提出液压阻尼装置参数建议值.     

结构参数变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响分析

以武汉西四环汉江特大桥为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立斜拉桥空间动力学分析模型,分析二期恒载变化、拉索损伤和拉索断裂等结构因素变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响。结果表明,二期恒载的变化和少数拉索的断裂对大跨度斜拉桥动力特性的影响很小,但拉索损伤会导致大跨度斜拉桥振动频率发生较显著变化,其中拉索有效面积的变化对斜拉桥动力特性的影响最显著。     

我国大跨度高速铁路桥梁行车性能研究

简要介绍了我国大跨度高速铁路桥梁行车性能的研究过程与研究成果，并针对(84 160 488 488 160 84)m三塔PC箱钢桁叠合梁斜拉桥方案车桥动力性能设计研究的实例，给出了定性的结果。     

公轨两用钢-混组合梁斜拉桥成桥运营阶段动力特性分析

为检验运营阶段桥梁的安全性，通过有限元模拟，对成桥运营阶段进行了动力特性分析。选取满载工况，采用多重Ritz向量方法，分析了桥梁的动力特性及动力特性的参数敏感性，发现对于拉索内力，相对于恒载，活载对内力变化影响较小；在移动荷载作用下，左右桥塔位移、塔底弯矩最大值和最小值相差很大，桥塔处于侧弯状态；桥梁的基频是0.171 Hz,基本周期为5.86 s,振型为反对称竖向弯曲；普通桥梁结构周期都较小，大跨度斜拉桥基本周期都超过了5 s,体现了大跨度半漂浮体系斜拉桥柔度大的特点；结构自重及刚度的变化，对自身的频率影响最大。     

大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动分析

以某主跨432m铁路斜拉桥为例,运用桥梁结构动力学与车辆动力学,将桥上通行列车和桥梁视为联合动力体系,建立精细的列车与大跨度铁路斜拉桥的车桥耦合动力分析模型,计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性,计算结果表明：当国产C62货车和CRH2客车以不同的速度通过斜拉桥时,车辆、桥梁的动力响应均能达标,列车具有良好的走行性,该斜拉桥具有足够的横向、竖向刚度。研究结果为大跨度铁路斜拉桥的动力设计提供了理论依据。     

黄茅海跨海通道总体方案及创新技术

黄茅海跨海通道全长31.26 km,跨海段长约14.5 km,设置2座主桥跨越3条航道。2座主桥分别采用主跨2×720 m三塔斜拉桥方案和主跨700 m双塔斜拉桥方案。综合通航、建设风险和线形指标等因素,比选确定了中线"大C湾"线位方案。采用极简美学设计思想,结合台风登陆区灾害防控要求,提出了变截面独柱式桥塔+分体式钢箱梁+中央辅助索的超大跨三塔斜拉桥结构体系和关键结构,显著提升了三塔斜拉桥主梁竖向刚度,颤振临界风速达90 m/s。研发了风嘴+隔涡板组合气动控制措施,可有效抑制分体式钢箱梁的涡激振动。     

中国首座三塔单索斜拉桥通车

<正>伴随着新年的第一声钟响,横跨福州市乌龙江的中国首座三塔单索斜拉桥——浦上大桥通车。该桥以福州最长桥梁、福州最宽桥梁、首创中国三塔单索斜拉结构等多个“之最”,被视为福州桥梁史上一座新的里程碑。     

随机车流-风联合作用下沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳寿命预测

为了预测沿海大跨度斜拉桥拉索在车流、风和波浪等变幅荷载长期作用下的疲劳寿命，提出了沿海大跨斜拉桥拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下拉索应力谱的计算方法和步骤，并基于线性疲劳累积损伤理论建立了斜拉桥拉索疲劳可靠度的计算框架。首先，根据桥上实测车流数据，建立了随机车流模型，基于桥址处风浪观测数据，运用二维Copula函数建立了桥址处风浪联合概率模型。然后，将生成的随机车流及风浪荷载作为外部激励，基于风-浪-车-桥耦合振动数值模拟平台，实现随机车流、风、浪荷载联合作用下的斜拉索应力谱的计算分析。最后，基于线性疲劳累积损伤理论推导了服役期内斜拉索疲劳可靠度及疲劳寿命预测公式，并以一座沿海大跨斜拉桥为例，结合桥址处的实测车流、风和波浪数据，计算了拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下关键拉索的疲劳寿命。结果表明：车辆荷载主要影响拉索的应力响应均值，风荷载主要影响拉索的应力响应的脉动部分，而波浪荷载对拉索的应力响应影响非常小，可以忽略。此外，在随机车辆、风和波浪荷载共同作用下，拉索的日累积疲劳损伤符合威布尔分布，并且岸侧拉索的中间索疲劳寿命最低，为121年。研究成果可为沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳可靠度分析及疲劳寿命预测研究提供参考。     

拉索损伤对无背索斜拉桥自振特性影响分析

为了研究拉索损伤对无背索斜拉桥自振特性的影响,对金州无背索斜拉桥进行有限元计算,得出该斜拉桥的自振特性,对比分析了不同拉索损伤和拉索不同损伤程度下桥梁的自振特性。     

三塔斜拉桥设计参数分析

为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征,为三塔斜拉桥设计提供参考,结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例,建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型,对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔刚度及采用辅助墩等措施进行参数分析,总结其受力行为的变化规律。计算结果显示:设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力,减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值;提高中塔刚度可以减少塔顶位移;提高边塔刚度对结构影响很小;提高中塔的塔高可以改善桥塔内力,但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。