斜拉桥索塔与索梁锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔、主梁常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力共同作用下,索塔、索梁锚固区受力十分复杂。针对索塔、索梁锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区细部构造及预应力钢束的布置均有重要意义。以一座独塔混凝土斜拉桥为例,运用有限元方法对索塔、索梁锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区的受力特点。     

甬江斜拉桥索塔锚固区应力分析

大跨度斜拉桥索塔常采用预应力混凝土结构,在强大拉索力和预应力共同作用下,索塔锚固区受力十分复杂。针对索塔锚固区的受力研究,对优化锚固区构造及优化预应力钢束布置有重要意义。运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区受力特点,为设计和施工提供了依据。     

铁罗坪特大桥主塔锚固区U形预应力试验及施工研究

铁罗坪特大桥索塔上塔柱锚固区采用U形预应力设计。为确保锚固区预应力的施工质量,在U形预应力工程施工前,按照设计要求进行了现场试验,通过试验对设计的各种参数进行了验证,结果均达到设计要求。文中介绍了斜拉桥索塔锚固区U形预应力试验及施工技术。     

矮塔斜拉桥分丝管索鞍区受力特征研究

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索塔锚固区混凝土的应力分布、极限荷载及易开裂区域。结果表明:索塔锚固区分丝管索鞍下方混凝土的横向劈裂应力、竖向压应力沿纵向、横向分布规律相似,均从桥塔中心线向两侧逐渐减小,呈抛物线形分布;索鞍下方混凝土应力分布比较均匀,结构处于弹性状态,受力满足要求;索塔锚固区的极限荷载为设计索力的1.56倍,有一定安全储备;索鞍下方混凝土易被拉裂,建议设计时适当加密该区域钢筋。     

预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究

针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明：2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。     

拱塔斜拉桥预应力索塔锚固区节段应力分析

某桥为主跨260 m三塔双索面预应力混凝土拱塔斜拉桥,采用空间有限元法对5种荷载工况下索塔锚固区节段应力进行分析.结果表明:空心矩形索塔内布置双向井字形预应力筋能够有效抵消斜拉索水平分力产生的拉应力;索力及预应力分别作用下,距离基准节段中心分别为1.2 m和1.5 m范围内,应力呈现渐进衰减趋势;设计计算中可通过控制侧墙与倒角交界处、斜拉索出口处以及锚块与塔壁交界等处混凝土应力,来控制整个索塔锚固区的应力分布.     

广珠线西江特大桥主桥索塔锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区同时存在环向预应力和斜向拉索力的共同作用,处于空间三维应力状态,构造和受力状态都十分复杂.为揭示该区域的受力特性,以广珠线西江特大桥主桥为背景,运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析,介绍了模型中斜拉索力、预应力、边界条件模拟的方法,给出了结构特征点处的应力值.结果表明该模型受力合理,计算方法可为同类型斜拉桥索塔锚固区的受力分析提供借鉴.     

金华江大桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究

斜拉桥的拉索锚固区是斜拉桥的关键部位，其受力相当复杂。目前我国大跨度斜拉桥索塔锚固区开始采用大吨位小半径环向预应力体系，该体系突破了现行《公路桥涵设计规范》的规定。金华江大桥采用了在箱型截面内布设大吨位小半径环向预应力体系的斜拉桥索塔结构。介绍了金华江大桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究的主要方案、方法，并进行了空间有限元分析，给出了有限元空间分析值及与试验实测值的比较成果，得到了一些重要结论。最后对施工和设计提出了若干建议。     

斜拉桥索塔低回缩环向预应力锚固结构研究

为设计一种新型的斜拉桥索塔锚固区预应力锚固结构,避免采用常用环向预应力索塔锚固结构带来的局限性,在调查分析了已有研究成果的基础上,从锚固区环向预应力损失的原理出发研究减少预应力损失的措施,提出了新型的低回缩环向预应力锚固结构方案.以韩家沱长江特大桥索塔锚固区为研究对象,设计了索塔低回缩环向预应力锚固结构和U形环向预应力锚团结构,并对这2种方案的有效预应力及预应力作用下索塔锚固区混凝土应力进行计算,结果表明,采用低回缩环向预应力锚固结构可显著减少预应力损失且有效应力沿程分布均匀,索塔锚固区的混凝土应力分布也更加均匀.     

索塔锚固区拓扑优化拉压杆模型及预应力构造分析

针对混凝土索塔锚固区承载力准确计算及预应力设计难题,提出拓扑优化拉压杆模型,以龙川枫树坝大桥为背景,采用变密度拓扑优化法构建索塔锚固区拉压杆模型,分析索塔锚固区压杆和节点的承载力、计算环向预应力需求数量,建立索塔锚固区节段有限元模型进行预应力构造优化分析,确定预应力沿高度方向布置方式、预应力盲区设计及预应力配置数量,并对优化后的模型进行应力验算。结果表明:分散布束较集中布束产生的锚固区主拉应力更小;在导管处预应力盲区增加短束可均匀提高塔侧壁的预压应力;受材料泊松效应影响,索塔锚固区预应力钢筋必须适量配置;按提出的拉压杆模型及构造优化方式布置预应力钢束可较好满足索塔锚固区受力要求。     

吉林兰旗松花江特大桥施工阶段及成桥静力模型制作

吉林兰旗松花江特大桥为三跨预应力混凝土双塔单索面斜拉桥。介绍该桥试验模型的结构设计、制造工艺以及试验方法。     

天兴洲大桥斜拉桥铁路结合桥面系模型试验研究

武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉桥铁路桥面采用纵横梁体系的混凝土结合桥面板、有碴桥面、结合桥面板处于空间受力状态.针对铁路纵横梁体系的静活载效应、混凝土道碴槽板的弯曲应力及局部关键区域的受力行为进行专项模型试验,研究结合桥面系的力学行为、应力分布规律及应力传递路径等关键问题.试验结果表明:该桥铁路桥面采用的纵横梁体系混凝土板结合桥面系受力合理、响应明确,结构应力及刚度满足规范要求;卸载后残余应变、位移很小,结构处于弹性工作状态,混凝土道碴板未发现可见裂缝;结合桥面系的受力性能良好,设计合理可行.     

突变优选理论在选择桥型方案中的应用

通过对目前桥型方案选择方法的分析,指出这些方法存在的缺点主要是评价中参数值的选取、各评价指标权重的确定以及评价因素重要性的确定等问题,因易受到参评人员主观的影响,而导致评价难以获得客观结果。笔者根据突变理论,建立桥型方案突变模型;重点研究基于突变理论的桥型方案选择的基本思想和方法,通过对评价目标进行多层次分解,根据突变论归一公式进行量化递归运算,分别计算出不同桥型方案总突变隶属函数值,从而实现对桥型方案的分析与评判。该方法的优点就在于各指标的重要性及其量化是根据突变论中归一公式本身的内在机理决定的,既避免了评价指标权重的确定问题,又减少了评价人员主观因素的影响。实例表明评价结果客观、准确。     

面向健康诊断的悬索桥有限元模型误差分析

面向健康诊断的有限元模型通常需要具有较高精度、真正三维模型、构件独立描述的特性,因此,在有限元建模中,要面对更多的细节处理和更严格的误差控制问题。针对悬索桥结构,进行了面向健康诊断的有限元模型误差的研究。分别对加劲梁、塔顶鞍座、主缆线型等建模因素采用不同模型进行了有限元建模。分析了这些不同模型对悬索桥结构的静动态特性的影响特点和程度。通过与试验结果的对比,对不同模型进行了误差分析。在建模诸因素中,鞍座的模型化处理对悬索桥结构的静动态特性影响是最大的。     

蝴蝶拱桥的模型试验与理论研究

中山市蝴蝶拱桥是由倾斜钢拱肋、曲线钢箱梁和倾斜吊杆组成的多元空间结构,受力行为复杂。为确保其受力的安全性与合理性,验证设计计算理论的可靠性,进行了1/10模型试验。简要介绍模型试验研究情况,建立空间板壳有限元模型对该模型桥梁进行理论分析,给出主要试验工况的实测数据,提出设计施工建议。     

基于试验数据的大跨度拱桥有限元模型修正

为了获取菜园坝长江大桥的基准有限元模型,结合Kriging代理模型和一种改进的粒子群优化算法,利用荷载试验数据对其初始有限元模型进行修正。首先,叙述模型修正和Kriging模型基本理论,在基本粒子群算法中引入交叉变异计算,提出一种改进的粒子群算法,并通过测试函数对改进的粒子群算法进行验证;其次,简要介绍菜园坝长江大桥荷载试验、荷载试验结果及初始有限元模型;最后,根据敏感性分析选定6个待修正参数,通过试验设计得到频率和位移关于修正的参数的样本,并建立有限元模型的Kriging代理模型以预测结构响应;以频率和位移的试验值和计算值残差为目标函数,分别利用基本粒子群算法和改进的粒子群算法在修正参数的设计空间内寻找目标函数的最小值,并对比分析模型修正的结果。结果表明：测试函数表明改进的粒子群算法具有较好的稳定性和成功率,并能获得更为精确的优化结果;建立的Kriging代理模型均方根误差较小,可以替代有限元模型预测结构频率和位移;经过模型修正,菜园坝长江大桥前5阶频率计算值与试验值相对误差均控制在5%之内;除个别测点外,位移相对误差均控制在10%以内;相比基本粒子群算法,改进的粒子群算法获得了更小的目标函数值,修正后的频率和位移的相对误差更小。     

连续刚构桥动力特性参数识别与有限元模型修正

以东营黄河公路大桥——大跨预应力混凝土连续刚构桥为对象,首先利用ANSYS建立了全桥的三维有限元模型并进行了理论模态分析;并应用频率分解方法(FDD)和特征系统实现算法(ERA)分析了该桥所安装的健康监测系统采集的加速度响应数据,进行了桥梁动力特性参数识别;最后,在所建立的初始有限元模型和识别的实际桥梁动力特性参数的基础上,采用模型修正的方法,得到了该桥修正的有限元模型。研究结果表明,通过该桥监测系统采集的加速度数据可以较好地识别其模态参数,所识别的模态参数可作为结构动力特性修正的依据;修正后的有限元模型能更真实地反映结构的动力特性,模型修正的结果较好地反映了实际桥梁的物理特性。该模型可以作为该桥梁长期健康监测与状态评估的基准模型。     

在役混凝土桥梁非平稳抗力劣化模型建立与更新

为建立在役混凝土桥梁结构构件非平稳随机抗力劣化模型,并通过后验更新解决劣化模型与实际结构劣化特征的匹配问题,首先,联系在役混凝土桥梁结构实际劣化特征,基于Gamma随机过程推导并建立了初始抗力劣化模型,对初始模型所存在的问题进行探讨;其次,以初始模型吸收融合结构近期实际劣化状态为原则,以结构特定时刻劣化状态的确定为基础,构建了初始抗力劣化模型的后验更新流程;再次,联合非确定性层次分析法（NAHP）与实数遗传算法（RGA）建立了基于定期外观检测数据的特定时刻抗力劣化系数评定方法,为确保该评定方法为初始抗力劣化模型更新提供准确可靠的劣化数据,采用室内模型梁加载试验对所建立评定方法的准确性、适用性进行验证;最后,以一座在役25年的混凝土桥梁为例,基于所建立的分析方法框架,阐述了其一片内梁抗弯承载力劣化模型的建立与后验更新过程。结果发现：基于特定时刻抗力劣化系数评定方法所得到的劣化系数分析结果与试验值的误差介于2.83%~6.24%之间,由该方法所得到的特定时刻抗力劣化系数可应用于初始劣化模型的后验与更新,经过初始劣化模型的后验与更新,所得到的后验模型由于吸收了结构近期的实际劣化状态,在抗力劣化进程描述方面较初始模型具有更高的准确性和更好的匹配性。     

混凝土斜拉桥动力有限元建模与模型修正

为建立准确可靠的混凝土斜拉桥动力基准有限元模型,对1座大比例(1∶15)Ⅱ形截面主梁混凝土斜拉桥试验模型进行了模态测试,分别采用单主梁模式、三主梁模式、梁壳模式和实体模式建立了斜拉桥的初始动力有限元模型;以实测数据为依据,采用基于灵敏度的模型修正技术分别对以上初始有限元模型进行了修正,将修正前后的动力特性计算值与实测数据进行对比,讨论了不同模式建模方法的计算精度和模型修正效果,以及有限元建模的误差来源和模型修正的相关问题.结果表明:初始有限元模型计算误差主要是由建模误差和参数误差引起的;梁单元模型在建模方面有局限性,应根据不同的结构特点和分析目标建立相应的有限元模型;模型修正应与试验相结合,对引起有限元模型计算误差的各种因素进行全面的考虑,正确处理,才能得到符合实际的基准有限元模型.     

大跨度自锚式斜拉-悬吊协作体系桥模型试验研究

某跨海大桥主通航孔为主跨800m的自锚式混合梁斜拉一悬吊协作体系桥，通过模型试验对该新桥型的静力性能和动力特性进行了详细的研究，与基于有限元理论的计算结果进行了对比，试验结果与理论结果相吻合；分析了辅助墩、混合梁对该体系的动力影响：边跨增设辅助墩后，协作体系的各阶频率都有所增大，能改善协作体的1阶竖弯和1阶侧弯频率。能抑制桥梁在风载作用下的侧向位移；采用混合梁结构形式，使主梁自振频率均增加，提高了全桥的竖弯和横弯刚度，为自锚式斜拉一悬吊协作体系桥的设计和力学性能研究提供参考依据。