地锚式单跨独斜塔斜拉桥研究——部分2:参数分析

利用第一部分研究中的力学模型,对地锚式单跨独斜塔斜拉桥进行参数分析。选取地锚箱位置、主塔倾斜角、主塔高度、主梁和主塔自身刚度5种关键参数,研究它们对结构受力的影响。同时,采用有限元方法进行对比,方程求解值与有限元计算结果吻合良好。研究表明:地锚索水平倾角的取值范围宜为39°~54°;主塔向地锚侧倾斜5°对主梁受力最有利;主塔和主梁的高跨比为0.6较为合理。增大主梁尤其是主塔自身刚度对改善结构受力作用不大,调整地锚箱位置等关键参数更为有效。     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响.结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体...     

曲线斜拉桥锚固点与支座偏移设计的分块法

以结构部分与整体力学关系为基础,采用"分块法"计算曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值,以使内外侧索力及主梁横梁内外侧负弯矩相等。将曲线主梁划分成若干矩形截面曲线梁,通过分块梁与整体梁段的力学关系来建立平衡方程,应用该方法推导了曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值的计算公式。用有限元方法分析了2种偏移对龟韭沟大桥受力的影响,并绘制了偏移值对大桥受力的影响曲线,将曲线反应出的合理偏移值与公式计算结果进行了比较。结果表明:偏移主梁锚固点和主墩支座能较好地改善曲线斜拉桥受力,且公式计算结果与有限元分析结果吻合良好。     

基于能量法的斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算

针对现有漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算中均忽略双向振动耦合效应影响的状况,采用Rayleigh能量法对这2种体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式进行了推导。首先,以斜拉桥在地震作用下纵向水平惯性力的传递路径为依据,分别建立了漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥的简化计算模型;其次,考虑斜拉桥纵向1阶振型呈现出纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,基于假定的漂浮体系、塔梁铰接体系斜拉桥主梁和主塔的纵向、竖向位移振动方程,分别对2种体系斜拉桥斜拉索、主塔、主梁的变形能及动能进行了分析和计算;最后,根据能量守恒原理推导了漂浮体系斜拉桥和塔梁铰接体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式。选取5座已建斜拉桥利用有限元软件进行1阶纵向模态分析,将理论推导结果与有限元计算值进行了对比。结果表明:所提出的简化公式的计算结果与有限元计算值吻合良好,相对误差均小于15%,简化计算方法具有良好的稳定性,可用于斜拉桥纵向1阶自振周期的估算;将漂浮体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式与塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式配合使用,可为斜拉桥初步设计和方案比选提供参考。     

无背索斜拉桥结构设计与施工

无背索斜拉桥是一种新型斜拉桥,其造型独特,且极具视觉冲击,适合于对景观要求较高的城市桥梁。为了全面了解其结构构造、受力特点及动力特性,以某无背索斜拉桥方案设计为例,详细介绍了主塔、主梁、拉索等主要构件结构设计,并通过建立三维有限元模型,分析了其动力特性与稳定性。结果表明,一阶失稳模态为主塔侧弯,其稳定系数偏高,主塔截面仍有优化空间。另外,分析了无背索斜拉桥的斜塔倾角及主梁截面形式选取等关键技术问题,并介绍了无背索斜拉桥施工方法     

大倾角倒Y型混凝土斜塔斜拉桥斜塔施工方案设计

采用大倾角倒Y型混凝土斜塔的斜拉桥,造型美观,深受桥梁设计师和业主的喜爱。但相比于竖直的桥塔,斜塔的施工工序复杂,施工技术要求较高,影响结构状态的因素也较多。本文以贵州省正安县道安高速公路芙蓉江大桥工程实例为依托,利用CAD三维技术和有限元软件方法,对斜塔地锚式斜拉桥的混凝土斜塔施工的多向顶推施工和塔梁同步施工进行了计算模拟,对大桥的施工技术方案进行完善和验证。     

地锚式悬索桥主索鞍顶推控制研究及实例分析

在地锚式悬索桥主梁吊装过程中,主索鞍顶推是保障主塔结构受力安全的重要手段,普遍采用倒拆分析法或结构简化过度的正装分析法分析地锚式悬索桥主索鞍顶推过程。区别于以上方法,文中基于有限元软件MIDAS/Civil,提出一种能正装分析地锚式悬索桥主索鞍顶推的方法,结合太洪长江大桥,探究地锚式悬索桥主索鞍顶推规律。结果表明,在主梁吊装初期,塔顶纵桥向偏位变化大,主索鞍顶推频繁;主索鞍顶推的实质是通过改变各跨的长度来调整塔顶受到的主缆水平不平衡分力的方向;合理成桥时,主塔只承受主缆竖向分力,塔顶纵桥向偏位为零。     

斜拉桥荷载试验工况合并研究

针对目前斜拉桥荷载试验中普遍存在的试验费用高,试验时间长的问题,通过建立工程实例的斜拉桥有限元模型,研究了斜拉桥结构的受力特点,提出了荷载试验工况的合并问题.最后采用该文的优化合并方法完成了德州新河大桥的荷载试验.研究结果表明:对于斜拉桥来说,主梁最大弯矩工况可以和主梁最大挠度工况进行合并；主塔最大偏位工况可以和主塔最...     

曲线斜拉桥辅助墩位置影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭转作用,受力复杂,具有高度空间性。以刚果共和国布拉柴维尔主跨为285m的曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥的辅助墩位置,以探究不同辅助墩的位置对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁弯矩、扭矩、剪力和轴力,支座反力等,研究结果表明辅助墩位置距主塔距离越大,最大双悬臂阶段主梁内力状态则更为复杂,而成桥阶段主梁内力状态更为合理。研究结果可为曲线斜拉桥的设计提供参考。     

部分地锚斜拉桥结构参数分析

部分地锚斜拉桥既保留了传统斜拉桥的特点,又添加了新的元素,减小了塔根部主梁的拉(应)力,是大跨径斜拉桥发展的思路之一。该文设计了一座全长1788 m的部分地锚斜拉桥方案,通过有限元计算的方法,对该结构进行了参数分析,主要研究了地锚段长度、主梁刚度和桥塔刚度三方面参数的改变对结构静力性能的影响。在得到了恒、活载作用下,不同参数的结构受力响应,归纳分析后和其他文献进行了验证,得出了具有普遍意义的结论。     

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。     

非对称独塔斜拉桥受力性能分析

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥有所差异。非对称独塔斜拉桥通过斜拉索索力的非对称性实现斜拉桥内力的最优分布,因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中,对其受力性能的研究很有必要。该文以珲春大桥为主要研究背景,采用Midas/Civil建立了珲春大桥空间有限元模型,分析了非对称独塔斜拉桥的受力特点,通过对索力、弯矩、轴力、位移、应力等指标的分析,得到了珲春大桥主梁及主塔的受力特点,可为类似斜拉桥的设计计算、施工及监控提供参考和验证。     

宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工

该文介绍了一座宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工。该桥是苏扬公路2号桥,位于鄂尔多斯市铁西三期开发片区内。桥梁总长180 m,宽度50 m,为一座异形独斜塔组合梁特殊斜拉桥,跨径组合为边跨60 m,主跨120 m,塔、墩、梁固结体系,主跨和边跨各设10对双索面空间扇形斜拉索。钢主塔轴线于主塔轴线与半主梁高度相交位置向边跨倾斜15°,为曲线组合成的门拱形的结构,主塔顶位置布置一直径8 m的圆形镂空部位。主塔空间结构强烈,造型美观独特,结构受力比较复杂,是全桥结构设计的重中之重。     

独斜塔锚固区受力分析

我国斜拉桥中大部分采用预应力混凝土索塔.索塔锚固区域结构受力复杂,是设计的关键.某大桥采用独斜塔,主、边跨非对称布置斜拉索结构.文中采用有限元方法对某大桥主塔锚固区进行了受力分析,以根据应力大小指导钢束配制.     

矮塔斜拉桥塔高优化分析

通过大型通用有限元分析软件Midas/Civil建立模型,在索力影响矩阵的基础上,以斜拉索初张力为目标,建立矮塔斜拉桥塔高优化模型,分析了塔高变化对主梁内力产生的影响,并对兰州小西湖黄河大桥塔高进行了优化计算分析.结果表明,在不增加斜拉索总面积和基本不改变配索量的前提下,通过合理调整斜拉索的初张力可以达到优化塔高的目的,其优化效果非常明显.矮塔斜拉桥的塔高降低且斜拉索初张力采用优化值后,全梁的挠度图、弯矩图更平顺,可以改善矮塔斜拉桥主梁的受力性能.对于PC矮塔斜拉桥而言,塔跨比在0.08～0.125之间,结构整体受力合理,在0.11时,斜拉索在其容许应力范围内利用率最高.     

独斜塔斜拉桥索塔交叉锚固区模型试验研究

芙蓉江大桥为主跨170m的地锚式独斜塔斜拉桥,斜拉索交叉锚固于桥塔上塔柱"工"字形截面两侧的锚块上。为了解该桥索塔锚固区的应力分布,选取塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象,设计制作1∶4的缩尺模型进行静载试验,并采用MIDAS FEA软件建立索塔锚固区有限元模型,分析锚固区塔壁和锚块的应力分布。结果表明:在斜拉索索力及恒载作用下,桥塔地锚箱侧塔壁处于受压状态,主跨侧塔壁处于受拉状态,塔壁最大压应力为4.2 MPa,最大拉应力为1.68MPa,均出现在工字形翼缘;斜拉索索力使锚块处于竖向受压、横向受拉的复杂应力状态;实桥桥塔应力的实测值与试验模型实测值和理论值均吻合较好。     

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。     

三亚海棠湾人行景观斜拉桥总体设计

三亚海棠湾人行景观桥以环形观景平台"云戒"为主题,展现了人行桥的大气造型和时代特征,成功打造了海棠湾新地标景观.大桥采用不对称地锚背索—桅杆式钢斜塔斜拉桥方案,钢塔底部设置大吨位万向球型钢支座,桥塔倾角60°,通过后地锚背索、前锚索及主梁拉索,有效保证底部铰接的斜塔受力稳定,钢梁采用双边"工"字形边主梁—钢桥面板整体断...     

无背索斜拉桥动力特性的参数影响分析

以某座主跨120m的双斜塔无背索斜拉桥为工程背景,采用有限元软件midas Civil建立单主梁有限元模型,分析虚拟刚臂截面尺寸和材料弹性模量的取值对结构基频的影响程度,并研究前9阶振动频率和振型,最后通过改变材料的弹性模量,分析斜拉索刚度、主梁刚度和主塔刚度的改变对结构振动频率和振型的影响。结果表明,刚臂截面的宽度对结构基频影响最大;斜拉索的刚度对结构的整体刚度影响很小,其中塔的纵弯对斜拉索刚度的改变比较敏感;增大主梁的刚度可以调整主梁和主塔振动形式出现的先后顺序;主塔刚度的增加,使主梁的侧向扭转振型后移。     

月牙形主塔斜拉桥内侧拉索的力学性能研究

异形主塔斜拉桥因其造型新颖美观,在市政桥梁中得到了推广应用.为了研究月牙形主塔斜拉桥的内侧拉索对结构力学性能的影响,采用有限元分析软件Midas/Civil建立了有限元计算模型,分别考虑受力索位置、内索造型、拉索的垂度效应以及内索索力优化,计算6种不同的内侧拉索布置方案对斜拉桥主梁、主塔、拉索的影响,对比分析影响结构受...