悬索桥主缆线形静力解析解

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,根据索微元的力学平衡关系,通过引入一个参变量,导出了悬索桥主缆成桥线形的解析参数方程。由边界条件,将定解问题转化为一组非线性方程组,以抛物线理论值为求解初始值,采用拟牛顿法求解未知参数和水平张力,然后由积分法确定主缆索有应力长和无应力长,算例结果表明该法收敛速度较快,计算精度较高。     

考虑主、散索鞍耦合效应的索鞍预偏量改进算法

基于对主缆和主、散索鞍的力学以及几何关系分析,考虑主、散索鞍的耦合效应,提出一种悬索桥索鞍预偏量的改进算法.算法根据索鞍平衡关系和变形相容条件以及主缆线形基本方程推导出一个十元非线性方程组,采用牛顿-拉斐森法求解方程组,即可同时得到主、散索鞍的预偏量.方法给出的初值选取原则和约束条件对平面缆索悬索桥的索鞍预偏量均能求解...     

万州长江二桥悬索桥主缆设计

主缆是悬索桥的重要受力构件，精确计算其空缆线形、成桥线形和各索股无应力长度是悬索桥上部结构设计的关键。     

空间主缆独柱塔自锚式悬索桥设计新技术

研究目的:南京长江隧道工程江心洲大桥作为南京纬七路过江通道上的一座标志性建筑,对技术性、景观性均要求较高。其主桥采用空间主缆混合梁独柱塔自锚式悬索桥,构造及受力较为复杂。本文对其设计中采用的主要新技术进行阐述,以期为同类型桥梁的设计提供借鉴。研究结论:(1)在钢箱梁主跨布置空间索面及空间主缆,较大提高了全桥的抗风能力,在混凝土箱梁边跨布置平面(竖直)索面及平面主缆,简化了边跨缆索系统的构造及施工;(2)主跨吊索在上端设置向心关节轴承,在下端设置推力关节轴承,不仅适应了主跨空间主缆在活载作用下的复杂变位,而且美观经济;(3)边跨索夹采用将两根主缆对应的两个传统索夹连为一体的型式,结构新颖、构造简洁、受力明确、造型美观;(4)主索鞍采用空间三维曲线鞍槽,适应了该桥主缆由边跨的平面线形向主跨的空间线形过渡;(5)边跨散索套采用将两个传统散索套连为一体的型式,满足了散索套的横桥向受力要求,构造简洁,受力明确;(6)结合主跨空间索面、桥塔横梁斜拉索,独柱桥塔能够以较小的截面尺寸满足该桥的横桥向受力要求;(7)本文所述技术可为同类型桥梁的设计提供借鉴及参考。     

自锚式悬索桥简化计算方法研究

基于能量原理,提出计算自锚式悬索桥受力性能的简化计算方法,对双塔三跨自锚式悬索桥导出求解加劲梁内力、挠度和主缆水平分力的基本公式.该法将自锚式悬索桥的主缆和吊杆截开,用未知力来代替,分别取主缆和连续加劲梁为隔离体进行分析,通过迭代逐步逼近,使两者满足受力协调条件,对主缆同时考虑恒载和活载作用下的挠度,对加劲梁同时考虑轴力和弯矩的作用以及梁柱效应.算例结果表明,该简化计算方法的计算结果收敛速度快,与几何非线性有限元法的计算结果吻合良好.     

柔性人行悬索桥空间索面抗风缆索系统的找形计算方法

基于悬连线索单元理论,研究了空间索面抗风缆索系统精确计算方法。利用平面受力平衡求得节点横向坐标,再根据各索段在自重作用下呈悬链线的特性,通过不断迭代计算得到节点的竖向坐标和各索段的无应力长度。文中给出了该方法的迭代计算流程,并利用《Matlab》编写计算程序。结合某工程实例,求得抗风缆索系统成桥线形及各索段无应力长度,带入有限元软件进行几何非线性计算,结果表明,恒载状态下缆索系统节点位移小于跨度的1/40 000,说明提出的方法是可行的,满足工程精度要求。     

悬索桥施工控制的基本框架

针对悬索桥施工的特点,提出悬索桥施工控制的基本框架.施工前计算的重点应放在提高主缆、吊索、加劲梁段的无应力尺寸(或长度)及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上;施工中控制的重点应放在消除悬索桥主塔、主缆的施工误差对加劲梁架设、合龙、线形控制的影响上.最后,以某主跨为1 385 m的悬索桥施工中吊索长度的调整为例,证明了该框架的可行性.     

悬索桥控制的基本框架

针对悬索桥的特点，提出悬索桥控制的基本框架。施工前计算的重点应放在提高主缆、吊索、加劲梁段的无应力尺寸及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上；施工中控制的重点庆放在消除悬索桥主塔、主缆的施工误差对加劲梁架设、合龙、线形控制的影响上。最后以某主跨为１３８５ｍ的悬索桥中吊索长度的调整为例，证明了该框架的可行性。     

大跨度悬索桥上无缝线路伸缩力影响因素分析

以五峰山长江大桥上无缝线路为研究对象,建立悬索桥上无缝线路一体化空间耦合模型,研究钢轨伸缩调节器铺设位置,悬索桥主塔、主缆、吊索等结构的温度变化,主缆与吊索初始轴力等因素对钢轨纵向力的影响。研究结果表明:跨中铺设钢轨伸缩调节器不能显著改善悬索桥上钢轨纵向受力,主梁两端需要各铺设1组单向伸缩调节器。随着主塔温度升高,钢轨纵向力、吊索及主缆整体受力增加;随着主缆温度升高,钢轨纵向力增加,但会造成吊索及主缆整体受力降低;随着吊索温度升高,钢轨纵向力有微小的增幅;随着主缆与吊索初始轴力降低,钢轨纵向力稍有减小。悬索桥主塔、主缆、吊索温差及主缆与吊索初始轴力对钢轨纵向力影响较小,当不考虑梁轨相互作用对吊索、主缆等结构或构件受力变形的影响时,可以将悬索桥简化为连续梁桥进行计算分析。     

悬索桥平面缆索结构纵向刚度的解析算法及影响参数研究

为更清楚地认识平面缆索结构及桥塔的纵向力学行为,基于主缆线形计算的传统抛物线理论,推导单跨缆索结构纵向刚度的解析公式;结合算例与有限元及既有文献结果进行对比;基于梁的平衡微分方程和能量原理,推导索塔结构的纵向刚度计算公式,并与有限元计算结果进行对比;由力学分析导出连跨缆索结构在考虑和不考虑支点刚度时的纵向刚度解析公式;讨论单跨缆索结构纵向刚度的影响因素;利用有限元给出单跨和双跨加载时的连跨缆索结构纵向刚度变化曲线。研究表明,导出的解析公式具有良好的精度,能够满足工程需要。     

跨山区河流中承式拱桥缆索吊装系统设计

横跨涪江的东升大桥主跨为258 m中承式系杆拱桥,其上部钢结构采用缆索吊装法施工。根据桥址地形地貌、工程地质、水文气象条件、桥梁线形设计,按照安全、可靠、经济,不影响引桥墩柱、盖梁施工及预制T梁架设,降低塔架高度的原则,对缆索吊装系统总体布置、塔架设置位置进行了方案比较,结合吊装构件吊装重量、安装位置、起吊方式,设计了一套双塔三跨、主索与扣索一体化不等高塔架、固定式索鞍、缆吊与扣锚索共用锚碇的缆索吊装系统,可为跨山区河流类似桥梁施工提供参考。     

抚顺天湖大桥施工控制

采用分段悬链线理论计算抚顺天湖大桥主缆的成桥线形及主缆无应力长度,针对吊索张拉这一复杂的非线性过程,利用有限元程序,解决自锚式悬索桥施工控制中体系转换这一关键问题,最后通过有限元程序,消除了施工过程中过大的索力误差.对同类桥型的建设具有一定的参考价值.     

千米级高速铁路悬索桥静力特性分析

为了准确掌握千米级高速铁路悬索桥在静力荷载作用下的受力特征,结合现场试验和有限元模型,以主跨1 092 m的五峰山长江大桥为工程背景,研究特大跨径钢桁梁悬索桥在静力荷载作用下的结构力学行为,揭示不同加载工况下钢桁梁及主塔应力,主缆索股力,桥梁挠度,梁端转角,主塔、支座以及梁端纵向位移,吊索索力的变化特征,综合分析悬索桥的静力特性。研究结果表明：在不同加载工况下,上下游弦杆受力均匀,上下游斜杆受力变化较大;主塔塔柱受力变化较小,实测值与理论值之比在0.70～0.94之间;主缆各索股受力均匀,上下游侧索股应力变化一致,主缆整体受力性能良好;桥梁跨中实测挠跨比为1/530,小于设计挠度比1/487,梁端实测最大转角为0.56‰rad,桥梁竖向刚度较大,满足相关要求;支座纵向位移变化均匀,但受运营初期支座纵向摩阻力及阻尼器的影响,导致荷载较大时,纵向位移变化缓慢,使得理论值大于实测值,梁端位移与支座位移变化一致,桥梁纵向位移变化均匀;主塔塔顶纵向位移、吊索索力变化均匀,实测值与理论值吻合较好。研究成果不仅可为同类型桥梁设计提供借鉴,也可为桥梁后期运维提供“指纹”信息。     

钢锚箱索塔锚固区受力机理

根据苏通大桥索塔锚固区钢锚箱的实际尺寸进行有限单元计算分析和节段足尺模型试验研究。有限单元分析采用ANSYS程序,全面分析钢锚箱在荷载作用下的应力,得知钢锚箱中受力最大位置发生在侧面拉板靠下部的圆倒角处,钢筋混凝土结构的最大主拉应力出现在索孔出口下边缘处。节段足尺模型试验研究表明,钢锚箱实测最大应力位置与计算分析结果基本相同,但应力水平稍低一些;混凝土结构中拉应力较大的位置出现在斜拉索索孔出口、内壁倒角、侧壁内侧等处;剪力钉应力最大者是最外侧的几列,且表现为从外侧列向中间列逐渐减小;试验的顶推荷载水平分力约75.7%由钢锚箱侧面拉板和横隔板承担,竖向分力通过端板上的剪力钉与混凝土之间的相互作用传递到混凝土上。     

清水河自锚式悬索桥的主缆线形监控计算

以成都市清水河桥施工为背景,对自锚式悬索桥施工过程中的主缆线形进行了计算监控。根据解析法理论编制的主缆位移程序,计算得出施工误差和主缆线形变化的关系式,并利用MIDAS6.7软件模拟了不同轮次吊索张拉对主缆位移的影响规律。通过计算数据与主缆施工的实测值进行对比分析,证明了主缆线形变化规律的正确性,可以满足施工和设计要求。     

独塔对称自锚式悬索桥简化解析解研究

自锚式悬索桥在初步设计阶段,需频繁修改设计和变更计算参数,工作量大,迫切需要一种快速求解的方法,使设计人员迅速了解桥梁受力状态及其随参数变化的情况。为此,根据独塔对称自锚式悬索桥的受力特点,基于最小势能原理,提出一种求解内力和变形的简化解析方法。将自锚式悬索桥分离为加劲梁体系和主缆体系,分别计算恒载和活载作用下的吊索力。根据加劲梁梁端与主缆锚固点在顺桥向变形协调条件,求出活载作用下主缆水平分力,由此推导出独塔对称自锚式悬索桥内力和变形的简化解析解。并以主跨(150+150) m九乔路自锚式悬索桥为算例,分别采用本文方法和有限元法进行对比计算分析。研究结果表明：2种方法的计算结果吻合较好,且分布规律基本一致,竖向挠度和索力的计算值2种方法相差在15%以内。本文提出的简化方法可为独塔对称自锚式悬索桥的初步设计及其优化提供参考。     

独柱塔自锚式空间缆索悬索桥设计

南京江心洲大桥是一座独柱塔自锚式空间缆索悬索桥,孔跨布置为(35+77+60+248+35)m,主塔采用独柱形式,主缆及吊索在边跨采用平行布置、在主跨采用空间布置,主梁采用钢混梁,设计难度大。通过技术研究,解决了桥梁总体布置、吊杆张拉、适应空间线形的主索鞍和散索套构造、钢混结合段构造等难题,保证了工程的顺利实施。     

缆索吊支架结构模态分析及抗风静力计算

对拼装时缆索吊机主塔架的动力特性进行分析,并对在最不利风荷载作用下塔架受力及位移情况进行计算,保证缆索吊机主塔架拼装过程中的稳定。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔区侧壁竖向拉-压杆模型研究

大跨度斜拉桥预应力混凝土索塔锚固区容易开裂,本文采用拉-压杆模型对锚固区竖向受力及预应力锚固范围进行研究。根据索塔锚固区受力平衡原理和几何关系,建立索塔锚固区侧壁竖向拉-压杆模型,得到简便实用的拉-压杆受力计算公式,且公式计算值与专业软件CAST计算值相同。计算结果表明:在索力竖向分力的作用下,侧壁产生拉应力的高度范围是恒定的,且只与主塔几何尺寸有关,与索力大小无关;在索力竖向分力的作用下,距离索力作用点越近,侧壁高度方向上拉力越大。研究结果可供索塔锚固区环向预应力设计参考。     

单索面曲梁悬索人行桥主缆线形分析

提出一种非线性有限元与数值计算结合的迭代法,并拓展大型软件迈达斯悬索桥分析功能,实现单索面曲梁悬索桥空间主缆的迭代找形计算。该方法以刚性支承连续曲梁竖向支座反力控制主缆立面垂度为主,以吊索倾斜角度计算吊索横向力和轴向力控制主缆横向垂度为辅,通过迭代吊索力大小和角度实现主缆找形,最终建立单索面曲梁悬索桥成桥状态三维空间有限元模型。计算结果表明:成桥状态主缆线形顺滑,塔、主缆、吊索和主梁空间布置姿态合理,吊索内力分布均匀合理,从而验证了迭代方法的正确性,为这一复杂桥型的设计分析提供参考。