自平衡装配式主索鞍设计

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2 300 m的双塔双跨吊悬索桥，为适应建设条件特点，结合悬索桥索塔受力特点，创造性地提出了主缆缆力自平衡体系。自平衡装配式主索鞍是实现自平衡体系的关键构造，从张靖皋长江大桥自平衡装配式索鞍功能需求出发，综合考虑摩擦系数、结构受力、制作安装难度、施工过程需求、维护保养等问题，对自平衡装配式主索鞍的合理型式选择、结构设计、滚动副选材等问题进行阐述，为类似工程提供参考。     

超大跨悬索桥缆-塔自平衡体系抗震性能研究

以采用缆-塔自平衡体系的张靖皋长江大桥为研究背景，建立了三维动力分析模型，对超大跨悬索桥缆-塔自平衡体系的振动特性、关键参数、抗震性能及空间地震动影响进行了分析。研究结果表明：自平衡体系南、北塔主塔-梁相对位移相较于缆塔固结体系减小了61%,南、北塔塔底弯矩相对位移相较于缆塔固结体系减小了60%和40%,索鞍滑动位移小于限位间隙(0.4 m),由于固结体系和自平衡体系横向力学特性相近，因此其横向地震响应相差不大；考虑地震动空间效应后，地震响应的相位和幅值较一致激励均发生了变化，其中梁端位移变化最大，相较于一致激励增大了14.8%。综上所述，张靖皋长江大桥采用缆-塔自平衡体系相较于对应的固结体系抗震性能更优。     

悬索桥主索鞍顶推模拟方法及实例分析

提出一种可用于通用有限元程序的索鞍顶推精细化模拟方法,实现了索鞍偏心竖向荷载传递,索鞍顶推期间相对位移控制以及索鞍锁定期间水平力传递,也可以模拟主缆和索鞍切点变化.以柳州双拥大桥为工程实例,首先对比了不同索鞍模型对主缆线形和索鞍预偏量的影响;随后指出索鞍顶推实质是控制塔顶位移,并给出了一种索鞍顶推时序.最后指出在空缆状态下主缆在索鞍端部存在局部脱空趋势,采用本文推荐的模拟方法能预测和避免不合理设计.     

大跨度悬索桥主塔偏位误差控制方法

针对悬索桥成桥后主塔容易发生偏位误差问题,分析了造成主塔偏位的原因是猫道和缆载吊机在空缆状态安装与成桥状态拆除时,对主塔结构偏位影响差异导致主塔无法恢复原位,致使成桥时主塔出现偏位误差,通过提出一种在猫道改挂、缆载吊机安装完成后,在猫道施工平台上施加配重载荷的方法,确保在猫道荷载、缆载吊机荷载和配重荷载共同作用下塔顶的不平衡水平力和偏位为0,以此来控制因为猫道的改挂与拆除、缆载吊机的安装与拆除造成的成桥状态下主塔偏位误差,并对实际已建成悬索桥采用有限元的方法,建模分析了不同阶段的主塔偏位,计算验证了该方法可行。     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

基于实测车流的悬索桥黏滞阻尼器多目标控制研究

为了研究不同黏滞阻尼器参数对车流荷载作用下大跨径悬索桥响应的影响,建立了一座大跨径钢桁架悬索桥的有限元模型。首先对交通荷载监测系统采集的实际交通流数据进行了分时段分车道筛选,得到小时车重极值时段的车流数据,利用格林希尔兹模型模拟形成了基于实测数据的高真实度车流。接着采用等参元方法将车辆荷载简化为集中力荷载分配加载,分析了车流作用下不同黏滞阻尼器参数对结构关键指标响应的影响,包括主梁梁端纵向最大位移、主梁梁端累计位移、主梁跨中弯矩、主塔塔顶位移、主塔塔顶加速度、主塔塔根弯矩、主缆力以及吊杆力变化趋势。最后采用变异系数法计算了指标权重,利用TOPSIS法确定了指标响应的理想解与负理想解,基于各参数方案结构指标响应的相对接近度对阻尼器参数方案进行了评价。分析结果表明:黏滞阻尼器可以有效降低车流作用下的梁端最大位移、梁端累计位移及塔顶加速度;对塔顶位移、塔根弯矩、主缆力及吊杆力的影响并不明显,不同指标对应速度指数和阻尼系数的变化规律不完全一致;速度指数对车流作用下结构响应的影响更为明显,速度指数越小,阻尼器的控制效果提升越明显,在慢速运动时能发挥更好的控制作用,阻尼系数增大亦可提升控制效果,但阻尼系数较小时对应的最大设计速度更大。     

东苕溪大桥斜拉一悬索组合体系施工关键技术研究

东苕溪大桥为斜拉-悬索组合体系桥,由于受通航限制,必须采用先架设主缆,再吊装加劲梁的施工方案.通过设置临时缆间横撑,解决空缆状态平面缆索过渡到成桥状态空间缆索问题;通过先安装塔侧5个节段葙梁,解决跨中主缆下挠对通航的影响;通过设置塔粱临时连接构造,解决施工阶段主缆水平力的平衡问题.     

马岭河大桥成桥荷载试验研究

该文介绍了贵州马岭河大桥(斜拉桥)成桥荷载试验的方法.静载试验中,现场测试了静载工况下的主梁挠度、主梁纵漂、主塔塔顶偏位、斜拉索索力增量、主梁与主塔相应截面的应力.动载试验中,测试了大桥的自振特性,并进行跨中行车激振试验,得出结构动应变增大系数.试验结果表明:主梁和主塔在设计荷载作用下均处于弹性工作状态,结构基本动力特性指标良好,结构刚度满足设计要求.     

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。     

澜沧江特大桥主桥悬索桥施工阶段控制索塔内力的新方法

云南祥临澜沧江特大桥为主跨380 m的单跨钢-混组合加劲梁悬索桥,在加劲梁段的架设阶段,由于中跨加劲梁段的吊装等因素导致主跨侧主缆的水平分力要大于边跨侧。为了将索塔的塔根弯矩控制在容许范围之内,该桥不采用传统的预偏索鞍法而是采用了一种新的方法即通过边缆拽塔法来实现调整索塔在施工阶段的内力。并重点阐述了边缆拽塔方法的设计理念、关键技术及施工方法。该技术在国内尚属首例,国外也没有成熟的经验可循,它的成功实践对国内今后同类桥梁的设计施工具有重要的参考意义。     

悬索桥索夹安装位置及吊索下料长度计算

为确保吊索受力安全和桥面线形符合设计要求,在主缆架设后,根据索塔和主缆实际施工误差预测成桥状态塔顶标高和主缆跨中标高,并依据预测的主缆线形,确定索夹的安装位置和吊索精确的下料长度。     

贵黔高速鸭池河特大桥缆索吊机荷载试验研究

贵黔高速鸭池河特大桥为(72+72+76+800+76+72+72)m的钢桁-混凝土梁混合梁斜拉桥,采用主跨800m、设计承重能力350t的缆索吊机进行中跨钢桁梁的悬臂拼装施工。该缆索吊机未设置临时索塔,将索鞍直接安装在桥塔横梁外伸的悬臂梁上。为了验证缆索吊机的使用性能,及吊机加载对桥梁变形的影响,在投入使用前对缆索吊机进行了静、动载试验。静载试验荷载分4级在起吊点逐级加载;动载试验荷载分3级,起重跑车承载着试验荷载从起吊点起吊,以一定速度逐步向跨中方向移动,当荷载移动到1/4跨和1/2跨位置时,静置45min。荷载试验测量了主缆轴力和位移、桥塔和锚碇位移、索鞍下方悬臂梁的应力和变形等。荷载试验结果表明:缆索吊机结构安全,机具设备运行良好,满足设计和施工要求;缆索吊机加载时对桥塔偏位影响较大,边跨增加背索以平衡缆索吊机对该桥变形的影响;荷载试验的现场实测值与理论计算值吻合较好,证明采用的通过测量应变推算主缆轴力的方法可行。     

宽箱梁自锚式悬索桥主缆锚固区受力分析

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区,逐渐传递到主跨加劲梁;竖向分力则主要通过边跨自重平衡。现以太原市通达街跨汾河的四跨单塔自锚式悬索桥为背景工程,针对其锚固区梁段宽度大、锚固构造复杂等特点,建立主缆锚固区的板壳实体有限元模型,并计算分析了主缆力作用下,宽箱梁段支座间的荷载分配关系、锚固区局部受力情况、主缆力在锚固区的传递机理等,为今后同类型结构的设计提供依据。     

独塔单跨地锚式悬索桥复合索鞍试验研究

虎跳峡金沙江大桥主桥采用(766+160)m独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥。该桥仅在东岸设置桥塔,西岸直接将主缆通过复合索鞍结构后锚于岩层中。为确定复合索鞍在施工及运营阶段的受力性能,设计制作1∶4的索鞍结构缩尺模型,通过静载试验研究主缆力作用下的索鞍位移、辊轴接触应力分布规律和辊轴活动性能,并对索鞍结构进行优化设计。结果表明:索鞍的竖向和纵向位移随索力增加逐渐增加,但增长速度变缓;辊轴接触应力分布不均匀,最不利荷载下最大接触应力为789MPa,最小接触应力为66MPa;加载过程中,各辊轴运动基本保持一致;对索鞍结构进行优化设计后,辊轴接触应力分布变均匀,最大接触应力减小至578 MPa,最小接触应力增大至399MPa。     

瓯江北口大桥中塔设计及索鞍施工预偏量影响研究

温州瓯江北口大桥主桥为缆跨布置(230+800+800+348)m的三塔四跨连续弹性支承体系悬索桥。该桥中塔采用四柱式钢筋混凝土A形刚性塔,总高142m,纵向为A形,横向为门形。由于刚性中塔的采用,在提高中塔自身抗推刚度的同时,提高了结构的整体刚度,活载作用下加劲梁挠跨比1/588,中塔单根主缆的最大不平衡力达到35 003kN;与此同时,结构扭转基频提高到0.486Hz,颤振临界风速达到113.9m/s,抗风性能得到很大改善。采用BNLAS软件对中塔索鞍预偏与否进行分析,结果表明:中塔顶主鞍座的理论预偏量为0.239m,预偏与否对中塔受力影响很有限、对边塔受力基本无影响,因此设计建议取消中塔索鞍预偏及顶推。     

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。     

基于非线性土桩作用的高速公路斜拉桥直塔和折线塔抗震性能分析

以某高速公路斜拉桥为研究对象,对非线性土桩相互作用下的斜拉桥抗震性能进行了研究。结果表明,高速公路上的斜拉桥中土桩的塔型变化对于整个斜拉桥无论是从组成结构、质量水平上均无太大影响,我们通过对塔型进行了两种改变模式,直塔和折线塔从模型形态、震动频率等方面并无差异。在振型频率相同时,结构体系2的频率压比结构体系1的低,采用不对称体系,结构抗震性能变化较小。在地震荷载作用下,两种体系梁端位移和塔顶位移相差较小;在结构体系1条件下,受纵向地震的作用,在塔梁墩固结边跨侧,折线塔斜拉桥拉索索力略比结构体系2的要高,在其它位置则基本吻合;相比于直塔斜拉桥相应索索力,折线塔斜拉桥边跨边索索力略高,中跨边索索力则略低;而在直塔和折线塔的结构塔型上分析而得,当我们纵向的感受到地震波动的时候,两种塔型斜拉桥所受到拉伸力呈现基本对称状态。     

荆岳长江公路大桥索塔锚固钢锚梁结构体系分析

荆岳长江公路大桥主桥为主跨816m的双塔不对称混合梁斜拉桥,在成桥状态下,索塔锚固采用两端固定的钢锚梁结构体系。为研究钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,验证超静定结构体系钢锚梁的合理性,采用ANSYS软件建立索塔锚固区有限元模型,分析钢锚梁施工过程中2种不同的支承体系方案,并通过足尺模型试验研究钢锚梁对斜拉索索力的分配比例。结果表明:斜拉索初张时采用边跨固定、中跨滑动,斜拉索张拉后两端固定结构体系的钢锚梁承担了斜拉索索力水平分力的83.7%,钢锚梁与塔壁对索力水平分力的分配比例为8∶2,该体系能够发挥钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,且结构可靠度高。     

空间索面自锚式悬索桥主索鞍计算方法

空间索面悬索桥主索鞍的承缆槽立面及平面线形应与全部恒载条件下的主缆线形相吻合,既有平曲线又有竖曲线使得整体式肋传力结构的索鞍处于复杂的三向空间受力状态,运用有限元程序对天津富民桥主索鞍进行有限元分析复核计算,提出一些索鞍计算的方法。     

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。