悬索桥的简化数值分析方法

提出一种悬索桥静、动力分析的简化数值计算方法，推导出显示表达式，并用无量纲分析方法，进行了参数研究。文中给出的一系列悬索桥初始设计阶段非常有用的图表可供桥梁工程技术人员参考。     

多塔悬索桥的研究进展

与采用中间只有单一主跨跨过的双塔悬索桥相比,多塔悬索桥可以大大减小主跨跨径,显著减小主缆拉力及锚碇规模,其综合造价随之降低,因而成为特大跨径桥梁的一种具有竞争力的桥型方案.文中首先回顾了国内外多塔悬索桥的发展历史及现状,其次综述了多塔悬索桥的研究进展,最后展望了多塔悬索桥研究的努力方向.     

基于单索理论的多塔悬索桥简化计算模型

为解决初步设计阶段采用挠度理论模型进行多塔悬索桥静力计算时面临的非线性方程数量剧增和收敛性问题,基于单索理论提出了多塔悬索桥在最不利荷载工况下结构控制参数计算的简化模型。根据加劲梁对悬索桥结构整体刚度贡献的研究将挠度理论模型简化为仅由1个积分方程控制的单索模型;然后,根据桥塔的变形协调条件,建立了考虑跨间耦合受力的多塔悬索桥的简化计算模型;最后,以1座三塔四跨悬索桥为例,分别采用有限元法、基于挠度理论和单索理论的解析模型对6种活载工况进行了计算。结果表明:在活载控制工况下,2种解析模型的计算结果间差异很小;与有限元结果相比,简化模型计算所得的加劲梁位移及缆索内力的最大相对误差均在5%以内;提出的方法不仅形式简单还具有较高的精度,可用于大跨度多塔悬索桥的简化计算。     

悬索桥空气弹性稳定性的简化分析

第一，先介绍两种预测悬索桥空气静力和空气动力稳定性的近似分析法；第二，将用这两种方法求得的临界风速与节段的和整体的模型风洞试验的测量结果与现有悬索桥观测结果作了比较。比较表明，在多数情况下空气静力分析得出的临界风速低于空气动力分析的临界风速；第三，简要探讨了提高悬索桥抗风稳定性的有效措施；第四，通过对６座著名的不同加劲梁横截面悬索桥的验算，详细地了解这两种近似方法的使用情况。     

悬索桥主塔的一种简化分析方法

针对悬索桥主塔的初步设计,提出了一种简化分析模型。模型中采用等效弹簧模拟主缆对桥塔的约束作用,推导了考虑倾角变化的主缆约束刚度解析表达式,并与Ernst公式和有限元分析结果进行了对比。基于挠度理论,将桥梁荷载转化为作用于塔顶的水平力和竖向力,根据主塔受力平衡分析,建立了主塔荷载-位移矩阵方程。为了验证该文方法的正确性,建立了一个三塔四跨悬索桥有限元模型,然后对两种方法计算的主塔位移和弯矩结果进行了对比,结果吻合良好,表明该文提出的简化分析方法可以用于悬索桥主塔的初步分析与设计。     

多塔悬索桥经济性能估算方法

多塔悬索桥作为一种较为新颖的结构体系,在未来的桥梁工程中具有广阔的应用前景。在工程概念设计阶段,需要对不同方案进行比选,而方案的经济性能在很大程度上决定了比选结果。因此,针对多塔悬索桥经济性能,基于各构件的受力状态和材料的力学性能指标,推导了吊杆、主缆、加劲梁、桥塔、桩基、沉井基础以及锚碇的材料用量公式。并在此基础上,进一步考虑材料价格系数,得到了多塔悬索桥各构件及整体造价的函数。最后,结合某实际工程资料,对公式计算精度进行了验证。     

自锚式悬索桥主梁稳定简化计算分析

简化公式便于快速概算结构关键受力性能。本文从弹性支承连续梁的面内稳定计算原理出发,提取单根吊索及与其相邻的两主缆段所构成的斜面进行研究,推导了适用于平面索系或具有空间索缆且吊索沿纵向竖直的自锚式悬索桥主梁面内失稳简化计算公式。并以具有空间缆索的江东大桥为例,运用既得的简化公式及有限元软件两种方法对其主跨加劲梁的失稳进行计算。通过对比两者的计算结果,证明所得简化公式的可用性。     

单主缆悬索桥A形桥塔创新设计

柳州双拥大桥为国内首座大跨地锚式单主缆悬索桥,创新性地采用了独特的非相似等腰三角形截面所形成的A形钢塔。对该桥塔结构构造和受力行为进行的系统研究表明：该桥塔结构形式的景观效果和受力性能良好;塔底采用承压板-拉杆形式的钢混连接结构具有受力明确、施工便利的优点,塔顶需重点解决不同于双缆悬索桥的索鞍巨大竖向力向2个塔柱有效传递的构造问题。     

刘家峡悬索桥大直径桥塔钢管制造关键技术

刘家峡大桥桥塔钢管壁厚、直径大、安装高度大,如何保证标准管节的加工质量、进而通过拼装焊接过程控制安装节段组装质量,需要进行细致的工艺研究,介绍了刘家峡主塔钢管卷制、拼装、焊接工艺和质量控制情况,总结出超厚、特大直径钢管制造质量控制关键技术.     

悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应

为了探讨悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应问题,围绕顺桥向A字形布置混凝土桥塔(不同底部张开量)和顺桥向独柱形布置混凝土桥塔(不同塔柱截面)展开研究。利用有限元分析软件建立了2种类型桥塔的裸塔自立状态有限元模型,计算对比了桥塔刚度以及静风响应,同时采用时域分析方法计算桥塔的抖振响应,对比分析了在桥塔横向构造形式一定的前提下,不同类型方案对超高桥塔刚度和风致响应的影响。分析结果表明,顺桥向A字形桥塔的整体刚度较独柱形桥塔大;在顺桥向静风作用下,独柱形桥塔塔顶位移比A字形桥塔大得多;在顺桥向脉动风作用下,独柱形桥塔塔顶抖振位移响应的脉动程度远大于A字形桥塔。     

中国大陆创建多塔大跨度悬索桥的工程进展

自20世纪90年代开始,悬索桥结构在中国大陆地区得到了蓬勃的发展与应用.悬索桥结构受力明确,材料极限强度得以充分发挥,工程造价与其主跨的大小直接关连.介绍中国大陆几座正在建设和即将开工与正在进行方案设计之中的、各具不同环境特点的多塔多跨悬索桥实例.实践证明:在宽阔深水的江河和海域,在不影响通航顺畅和水流态势的条件下,采用多塔多主跨悬索桥方案,将是在技术上和经济上较为合理可行的选择.     

大跨度悬索桥的三维应力分析方法

根据悬索桥的受力特点，将空间杆系与三维应力仿真分析模型相结合，给出大跨径悬索桥的三维应力有限元分析方法。     

空间索面的自锚式悬索桥主梁稳定简化计算研究

自锚式悬索桥在荷载作用下,主梁端部承受主缆巨大的水平分力作用,为压弯构件,其稳定是个十分重要的问题。根据弹性支承梁屈曲失稳简化计算方法,推导了适用于空间索面的自锚式悬索桥主梁屈曲失稳简化计算公式,并以江东大桥为例,分别用简化计算方法和有限元法分析主梁稳定,在恒载下两种方法得到的失稳安全系数很接近,且简化公式计算偏于安全,验证了公式的可行性。     

自锚式悬索桥主梁面内稳定实用简化计算方法探索

自锚式悬索桥是一种特殊的悬索桥桥型,他将主缆直接锚固于加劲梁的两端,由主梁直接承受主缆中的水平分力。这使得自锚式悬索桥的主梁在外荷作用下,处于压、弯状态,随着外荷增大,主梁的压力增大到一定值时,可能产生平面内的压、弯失稳,此时主梁内的临界轴力如何求解是一个十分重要的问题。主要是在弹性支承连续梁临界轴力求解方法的基础上,探索自锚式悬索桥主梁面内稳定临界轴力的实用简化计算方法,并以抚顺万新大桥为例,分别采用实用简化计算方法和有限元计算方法分析其稳定性。为自锚式悬索桥主梁面内稳定的计算提供了一种新方法。     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响,采用不同的塔梁连接体系以及设置不同性能的纵向约束装置,都会对悬索桥地震作用下的内力和位移产生不同的效果。作为大跨度的桥梁典型形式,对悬索桥进行抗震性能的研究十分重要。以某多塔悬索桥为背景,建立了桥梁的空间动力模型,对模型进行非线性时程计算,研究了中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响,总结了黏滞阻尼器的减震效果及其参数对多塔悬索桥地震响应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的地震反应,提出了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和黏滞阻尼器设计参数。结果表明:中塔固接体系多塔悬索桥的梁端位移可以得到有效控制,但其中塔受力最为不利。对于中塔固结、边塔设置阻尼器的体系,随着阻尼系数增加,主梁位移减小趋势减缓,阻尼器参数应参照造价、效益综合选择。中塔放开,边塔设置阻尼器体系与全阻尼器体系响应基本一致,在保证结构安全的情况下,可适当考虑中塔处放开,依靠边塔阻尼器和纵向滑动支座来限制主梁位移。对于中塔固接、边塔设阻尼器体系,当阻尼器参数较小时,减震效果不明显,主要依赖中塔固接来限制梁端位移。阻尼器参数的合理取值也受到结构自身刚度的影响。     

A形混凝土中塔多塔悬索桥设计与拓展应用研究

为提升悬索桥的连续跨越能力,以瓯江北口大桥为背景,结合长江上已建成的3座三塔悬索桥,对三塔悬索桥的设计理念、设计要点、适用性等进行研究。在此基础上,对采用A形混凝土中塔的不同跨数和不同主跨跨度的多塔连跨悬索桥方案进行受力分析和拓展应用。研究发现:三塔悬索桥的性能关键在于中塔,中塔的刚度对桥梁整体刚度起决定性作用;采用增设全竖隔板的新型中主索鞍,主缆钢丝与鞍槽间名义摩擦系数可达到0.3;采用A形混凝土中塔的三塔悬索桥大幅提高了结构整体刚度和抗风稳定性能;A形混凝土中塔应用于多塔连跨悬索桥时,其主要力学指标变化幅度有限,影响主缆滑移的显著因素是恒载与活载的比率。     

多塔悬索桥的两个主要控制指标及其计算工况

以千米级3塔连跨悬索桥——泰州大桥为工程背景,比较了国内规范对加劲梁竖向挠跨比的相关规定,指出了该规定的实质目的是使行车平稳、安全.通过ANSYS有限元程序对比分析了泰州大桥4种汽车荷载典型工况下的整体位移,结果表明:加劲梁梁端竖向转角与加劲梁竖向挠跨比无本质联系(对于大跨度悬索桥);加劲梁梁端竖向转角与中塔纵向抗弯刚...     

多塔悬索桥中塔鞍座水平摩擦板抗滑方案试验研究

为解决多塔悬索桥主缆与中塔鞍座间的抗滑问题,提出在鞍座内增设水平摩擦板的抗滑设计方案,通过模型试验研究鞍座设置水平摩擦板后主缆索股的滑移特性,并提出主缆名义摩擦系数的计算方法,以温州瓯江北口大桥[(230+2×800+348)m三塔悬索桥]为对象进行抗滑方案研究。结果表明:加载初期,顶推所产生的不平衡力在索股间基本平均分配;随着加载继续,各索股以水平摩擦板为界呈现明显的分层滑移现象;索股与鞍座相对位移随索力差变化过程可分为线性变化、局部蠕动和滑移3个阶段;提出的主缆名义摩擦系数计算方法可用于中塔鞍座内设有水平摩擦板时主缆的抗滑能力计算;对于温州瓯江北口大桥,采用2块水平摩擦板分别设置于距顶部约1/4及1/2处是合理可行的抗滑方案。     

太原通达桥改造工程悬索桥施工关键技术

为了使通达桥在合同工期内完工,保证施工质量,达到通车要求,采取合理优化设计结构、调整施工工序以及加快施工进度的一系列技术措施。对索塔承台结构进行优化,承台围堰采用无内支撑圆形钢板桩围堰,明确索塔塔柱吊装时间,侧面安装千斤顶调整精度。通过采取以上措施,主桥整体施工工期较相似工程有明显提升,实现了按期完工、顺利通车。     

双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值

为了明确双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值,为结构设计提供依据,以主缆与中塔鞍座的抗滑安全系数和加劲梁挠度为控制指标,拟定满足主缆抗滑及结构变形要求的三塔两跨悬索桥设计参数,建立双缆及传统多塔悬索桥有限元模型,分析双缆体系主缆垂跨比对结构变形、主缆抗滑稳定性及主缆用钢量的影响.结果表明:双缆体系的结构刚度主要取决于主缆...