大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

鄂东长江公路大桥主桥静动载试验

鄂东长江公路大桥为半飘浮体系双塔混合梁斜拉桥,为评定该桥的性能及承载力,结合有限元法理论计算分析,对其主桥进行实桥静、动载试验。由静载试验测得主梁和桥塔的位移、应力及斜拉索的索力,通过实测值与计算值的比较,得出该桥主桥结构竖向整体刚度、承载力、桥塔结构整体纵向抗弯刚度、斜拉索索力均满足设计要求。通过由动载试验测得的桥梁结构自振特性、冲击系数与计算值的比较,可知该桥的颤振稳定性、振幅、冲击系数均满足规范要求,结构动力性能良好。     

大跨度单主缆悬索桥体系转换过程受力分析

广西柳州市双拥大桥为主跨430m的双塔单主缆地锚式悬索桥,采用主缆架设和主梁顶推同步施工、分批张拉吊索的施工工艺。该桥具有单根主缆体系横向受力效应的特殊性,体系转换技术难度大,为了解单主缆体系在施工中各种状态下结构的力学响应,采用无应力状态法,利用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析体系转换过程中的吊索和主缆内力、主缆线形、桥塔偏位和主梁支反力等参数的变化规律。结果表明:吊索和主缆的安全系数均满足要求;主缆跨中矢高变化幅度达8.852m;桥塔塔顶偏位在±150mm以内,桥塔变形和受力均较为合理。二期恒载施工后,该桥成桥线形、内力状态与设计预期目标吻合较好,各项实测参数均满足设计和规范要求。     

拱形钢桥塔斜拉桥结构健康监测与评估研究

之江大桥主桥为(116+246+116)m拱形钢桥塔斜拉桥,采用半飘浮结构体系,主梁采用流线型扁平钢箱梁,全桥共88根斜拉索,空间双索面布置。为满足该桥管养与结构受力状态评估的需求,建立大桥结构健康监测系统,基于监测数据分析环境、荷载,以及运营状态下桥梁的空间位移、线形、应力应变和结构动力特性等参数,并对结构状态进行评估。结果表明,桥址每小时平均风速最大值集中在1月～3月,最大风速为9.7m/s,没有超过8级的蓝色预警;通过大桥的车辆类型主要是小客车或小货车、大客车或中货车,载重量在7t以下;在运营荷载作用下大桥空间变形较小,结构受力在合理范围内且弹性工作性能良好。     

海珠桥悬吊体系拆除施工工艺研究

为保证广州海珠桥悬吊体系拆除施工的安全,运用有限元仿真建模方法对该桥各拆除工况进行验算分析,并对其受力状态进行跟踪观测,提出先卸载桥面及附属结构荷载后再拆除悬吊体系的拆除原则以及吊杆与背索交替对称进行的拆除方法.由现场跟踪监测及分析结果可知,在悬索体系拆除时,钢梁应力变化和变形情况、桥塔偏位等与理论计算结果基本吻合,均在控制范围内.该桥整个拆除过程安全、高效且对环境影响较小.     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

基于GPS的润扬大桥悬索桥位移监测与分析

介绍润扬大桥结构健康监测系统中的GPS子系统,对系统采集的大量数据进行了分析,研究了悬索桥在台风、温度、特殊车辆荷载作用下位移变化情况。研究结果表明:台风作用下桥面横向和竖向位移以跨中最大;温度对竖向以及顺桥向的位移有较大影响;正常运营状态下以及重车过桥时,桥面变形远小于设计荷载作用下的变形,结构具有较大的安全储备。     

独塔单索面预应力混凝土斜拉桥静载试验

为了评定某独塔单索面预应力混凝土斜拉桥结构的受力性能与工作状态,以成桥静载试验结果为依据,通过对静载试验相关工况下控制截面的斜拉索索力增量、桥塔塔顶偏位、主梁挠度和截面应力等重要试验数据的详细分析,结合理论计算结果来研究不同静载试验工况下该斜拉桥的索力变化规律、塔顶偏位、结构强度和刚度等特性.分析结果表明,静力荷载作用下该桥索力、塔顶偏位、应力和挠度均能满足规范要求,该桥承载能力满足设计要求.     

泉州湾跨海大桥钢混组合梁施工控制参数敏感性分析

泉州湾跨海大桥主桥为主跨400m的双塔分幅式组合梁斜拉桥,采用整体节段悬臂拼装架设,干拼法连接进行主梁节段施工。为研究结构参数对施工过程中结构响应的影响,指导施工控制,采用有限元法建立该桥计算模型,计算施工过程中桥塔弹性模量、钢梁弹性模量、桥面板弹性模量、钢梁重量、桥面板重量等参数对桥塔塔偏、主梁线形、桥面板应力和斜拉索索力的影响。研究结果表明,桥面板及钢梁重量对桥塔塔偏、主梁线形及斜拉索索力影响较大,钢梁弹性模量、桥面板弹性模量及桥面板重量则对混凝土桥面板应力有很大影响,施工过程中需重点控制敏感性参数。该桥采用基于分析结果确定的施工控制原则实施控制,主跨合龙后,成桥实测线形与理论线形、成桥实测索力与理论索力均满足施工控制目标值的要求。     

鄂东长江公路大桥结构设计方案研究

为研究千米级混合梁斜拉桥结构设计,以鄂东长江公路大桥为依托,通过结构计算与试验模拟,从钢-混凝土结合段位置的选择、索距、桥塔、主梁、主梁钢-混凝土结合段等方面对该桥结构设计方案进行研究。结果表明:钢-混凝土结合段设置在中跨侧距桥塔中心12.5 m处,结合段位置主梁的变形和内力均较小;中跨标准梁段宜采用15 m索距,边跨宜采用7.5 m索距;该桥桥面以上塔高为180.5 m;索塔锚固形式采用钢锚箱方案,并设置弧形预应力筋减少和控制主桥索塔锚固区外壁裂缝;主梁采用PK断面,可充分发挥全截面的性能;采用优化的混凝土后设承压板的钢-混凝土结合段型式,应力和刚度过渡较为平顺。     

独塔四索面空间异型斜拉桥的施工监控计算

宁波外滩大桥主桥采用独塔四索面空间异型斜拉桥结构,跨径布置为(225+82+30)m。为确保该桥施工安全,通过对结构受力模式的分析,明确了前塔柱竖拼竖转法施工、桥塔的弯矩、后锚点的安全及主梁行车舒适性是控制的重点。采用MIDAS Civil仿真该桥施工全过程,计算结果表明,该桥桥塔、主梁、斜拉索及后锚点在整个施工过程中均满足规范要求,且均存在一定的安全储备。通过监控参数对主梁竖向变形幅度的敏感性分析,确定施工监控时以控制斜拉索索力为主的原则。     

部分斜拉桥静载试验分析

以桥梁设计理论、有限元法分析技术为理论基础,对国内一座部分斜拉桥的静载试验进行了研究。通过实测值与理论值比较分析,结果表明该桥在试验荷载作用下主梁实测最大挠度值、塔顶最大水平位移值、最大索力值和最大应变值均小于理论计算值,在各个工况荷载作用下,实测残余挠度值与残余应变值较小,表明结构具有良好的变形恢复能力,桥梁结构性能良好。本次试验可为同类桥梁结构的设计和检测评估提供有价值的参考。     

秋浦河双塔双跨结合梁悬索桥施工控制方法研究

秋浦河桥主桥为双塔双跨结合梁悬索桥,结构形式新颖,主梁成桥状态内力与施工工序高度耦合,施工控制难度较大。由于主梁采用了自重较轻的钢混组合结构,成桥状态吊杆内力和空缆线形对主梁重量参数较为敏感;在主缆架设过程中,考虑到吊索可调整长度小、温度影响大等因素,采用解析方法动态精确计算不同温度下基准索股的架设线形,并对一般索股线形进行了严格控制。因桥塔高度较矮,自重产生的初始压应力小,主梁吊装过程中容易在桥塔中部的截面变化部位产生拉应力,结构体系转换过程非常复杂。针对上述控制难点,对钢梁制作线形以及吊装方案进行了反复调整与优化,提出了较为合理的主梁吊装方案,确保了主梁架设过程中桥塔的安全。     

港珠澳大桥九洲航道桥辅助墩支点顶升受力分析

港珠澳大桥九洲航道桥为主跨268m双塔单索面钢-混组合梁斜拉桥,辅助墩负弯矩区主梁采用支点顶升法施工。为研究该桥辅助墩支点顶升及回落施工对结构受力的影响,采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,分析顶升施工全过程中桥塔、主梁、斜拉索的受力。结果表明:顶升施工中桥塔、主梁变形较大,顶升回落后其变形基本恢复至顶升前状态;顶升施工中塔梁固结段位置处桥塔结构应力变化显著,桥面板后叠合区域的钢梁结构应力变化较为明显;顶升后斜拉索索力出现较大幅度的降低,顶升回落后斜拉索索力基本与顶升前索力相一致;支点顶升法能够有效地改善负弯矩区桥面板的受力情况,对负弯矩区施加预应力的效果明显。     

大跨悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型

为描述大跨桥梁服役前完好状态时的结构性能,建立了润扬悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型。首先,探讨面向健康监测需求、建立适度精细基准模型的目标,提出了采用正交异性壳单元等效钢箱梁的建模策略。然后,就钢箱梁的简化模拟、桥塔的动力模型修正、成桥状态初始构形及内力的确定、主梁边界条件的确定和钢箱梁局部应力分析等关键技术问题进行了详细的研究。最后,对所建立的基准有限元模型采用润扬悬索桥成桥试验的实测结果进行了验证。结果表明,该基准模型能从整体结构尺度与局部构件尺度两个方面准确地模拟结构的实际性能,从而为润扬悬索桥的损伤识别与状态评估提供了可靠的结构描述与分析依据。     

全体外预应力节段梁桥使用性能足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,为明确结构使用阶段受力性能,进行足尺模型试验研究。试验以"1跨+1/3跨"结构作为足尺模型试验梁,对跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及支点最大扭矩工况下主梁变形、关键截面应力及转向块等构件的受力状态进行分析。结果表明:在使用阶段跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及最大扭转状态下,试验梁各测试断面均未发生开裂,具有良好的抗裂性;结构的应力及变形响应与理论计算值较吻合,处于弹性工作状态且受力状态良好;墩顶横梁及转向块结构使用阶段工作性能良好。     

双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥施工控制方法研究

为了对某双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥施工过程中的空间受力状态进行分析,基于空间有限元计算软件Midas Fea建立了0#块、主梁2. 0 m肋宽标准节段、主梁2. 5 m肋宽标准节段3个代表性主梁节段的空间实体模型进行有限元仿真计算,通过研究竖桥向、横桥向和纵桥向3个方向上的正应力云图,可知上述部位基本上均处于受压状态,应力分布相对均匀,拉应力和压应力值均未超出C55混凝土强度设计值。对斜拉桥施工过程中主梁的4个断面进行了应变监测并与理论值进行对比,结果表明斜拉桥主梁的各个断面纵向边缘的应力理论值与实测值差别较小。证明了该施工控制方法可有效控制主梁的应力,同时表明该施工控制方法的有效性和可行性。     

空间曲塔大跨斜拉桥抗风性能研究

跨江大桥跨径较大,桥位风速较高,抗风问题至关重要。随着桥梁造型逐渐复杂,规范中一般公式无法适用其抗风计算,因此针对某主跨为238 m的跨江空间曲塔斜拉桥的抗风性能进行了研究。研究内容包括：利用虚拟风洞试验技术获取了主梁的静气动力系数、气动导数以及桥塔分段的模拟风荷载;利用三维颤振稳定性分析方法检验了主梁颤振性能;对主梁的涡激共振进行了数值模拟,得到了不同风攻角下的振幅-风速曲线;分析了结构静风荷载下的位移响应。结果表明,该桥主体结构的抗风性能均满足规范要求。     

空间钻石形三塔斜拉桥索力张拉方案研究

宜兴市范蠡大桥为三塔钢箱梁斜拉桥,桥塔采用了空间塔柱钢结构框架,每对斜拉索间还设有一组水平索。拉索的张拉方法对结构受力和线形有较大的影响,为保证结构成桥后达到设计要求,并尽量减小结构在施工过程中的受力,对三种不同的张拉方案进行了对比。结果表明:在整个施工过程中,三种方案中主梁的变形和应力均满足规范要求,有较大的安全储备,且方案一的主梁变形和应力最优;不同张拉方案对桥塔施工过程中的应力有较大影响,但对成桥状态的影响不显著。考虑到施工工艺的难度、人员配置等方面的问题,选择方案一作为最终的实际张拉方案。     

大跨度悬索桥桥面挠度实时在线监测

为实时监测180t大件运输荷载作用下阳逻长江公路大桥的结构受力性能,利用该桥健康监测系统的桥面挠度监测子系统数据采集分析平台,对载重车过桥时桥面挠度变化全过程进行在线监测及数据分析。结果表明,载重车过桥过程中的桥面挠度实测值与理论计算值吻合较好,桥面挠度实测值均未超过设计最不利状态值;桥面梅花形布置的挠度测点能有效反应载重车单幅行驶时桥面的上、下游扭转效应。该桥面挠度系统还具有以下功能:通过分析各监测点峰值时间点推算出该载重车的行车速度、测试挠度影响线。分析结果也验证了桥面挠度监测系统的有效性及实用性。