2300m级超大跨钢箱梁悬索桥车辆荷载效应分析

汽车荷载是超大跨径桥梁的重要活载之一,直接影响桥梁构件的承载性能和长期服役性能。现行规范中,汽车荷载主要适用于量大面广的中小跨径桥梁,对于大跨径桥梁,特别是跨径超2 000 m的桥梁,其适用性有待评估。文章以主跨2 300 m的张靖皋长江大桥为背景,研究了超大跨径桥梁结构性能以及汽车荷载效应相关问题。研究结论可为超大跨径桥梁设计荷载取值提供参考,对完善发展车辆荷载标准、提升桥梁建设效益具有重大意义。     

超大跨自锚式悬索桥主梁配重研究

以超大跨自锚式悬索桥——武西高速公路桃花峪黄河大桥全桥模型试验为依托,对试验模型进行精细化设计,分析了自锚式悬索桥交界墩及塔梁结合处支座上拔力产生的机理及实现配重的主要方式,对主动式配重方案的影响因素进行了试验及分析研究,得出不同施工过程及吊杆张拉顺序对配重大小及时机选择的影响.     

多跨悬索桥中塔纵向刚度研究

为了研究多跨悬索桥中塔纵桥向刚度,将主缆对桥塔的约束等效为弹簧,选定主缆及加劲梁的位移模式,通过虚功原理推导了主缆对中塔纵向弹簧约束刚度的表达式,建立有限元模型对公式进行验证,并与已有公式进行了对比。研究结果表明：弹簧刚度仅与主缆垂跨比及单位长度桥重有关,且与单位长度桥重呈线性关系,而受垂跨比影响较大;垂跨比减小时,主缆弹簧刚度迅速增大;推导得出的公式精度高,可以为初步设计阶段各参数的合理取值提供理论依据。     

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大,其结构动力刚度将不断下降,导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此,首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验,探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径;通过建立全桥三维杆系有限元模型,计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律,并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果,提出推荐的新型悬索桥结构体系;最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明：根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面,在保证颤振检验风速80 m·s^-1以上时可以使常规悬索桥跨径达到2 700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施,此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥,在保证颤振临界风速80 m·s^-1的情况下主跨跨径可达4 000 m;通过增加抗风缆...     

跨海超大跨悬索桥适宜结构体系研究

悬索桥因其较大的跨越能力以及优美的造型,常常被应用于跨海跨江工程中。本研究以跨越茅尾海的龙门大桥为研究对象,提出了采用设置外伸跨的地锚式悬索桥结构体系,主桥钢箱梁向两侧引桥各延伸50 m,同时取消了主塔中受力复杂、施工工艺繁琐、后期运营易开裂的中横梁,并且在过渡墩处设置竖向支座、纵向阻尼器和新型横向减震耗能抗风支座,形成全飘浮体系单跨吊钢箱梁悬索桥。研究结果表明,设置外伸跨可以有效减小结构地震响应,增大竖向转动刚度,使得行车更加平顺,是一种较为有效的结构形式;纵向阻尼器和新型横向减震耗能抗风支座的设置进一步减小了结构在地震作用下的动力响应,提高了悬索桥的抗震性能。本研究结果可为其他类似桥梁的设计提供参考。     

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥中塔刚度研究

为合理设计马鞍山长江公路大桥左汊主桥(主跨2×1 080m的三塔悬索桥)的中塔,在综合考虑三塔悬索桥中塔结构受力特点(要求其中塔的刚度大小要适宜)、设计潮位、水位落差及通航状况、后期养护条件后,确定中塔采用钢-混凝土叠合塔形式,即叠合面在桥面以下,上段为钢结构,下段为预应力混凝土结构。对中塔刚度进行计算分析,结果表明,叠合中塔刚度中钢结构段所占比例达96.26%,混凝土段影响很小,混凝土段弹性模量变化对中塔刚度及全桥力学行为影响很小。     

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。     

主跨2300m悬索桥自平衡体系及其力学特性研究

张靖皋长江大桥南航道桥推荐采用梁跨布置(2 300+717)m的双塔两跨悬索桥方案,活载及温度下,在南塔塔顶产生较大不平衡水平力,提出了释放塔顶不平衡水平力的新型缆塔约束体系——悬索桥主缆自平衡体系。采用自平衡滚轴式主索鞍结构,实现温度、汽车荷载等常遇荷载作用下,两侧主缆不平衡水平分力和索鞍滚动摩擦力三者自平衡。基于试验与有限元分析了合理摩擦系数、滑动限位值以及自平衡体系力学特性。结果显示,主缆缆力自平衡体系可显著减小索塔塔底纵向弯矩;不滚动状态时,塔与索鞍锁定,结构处于安全状态;结构失稳模态为横桥向,弹性屈曲系数大于8.2,非线性屈曲系数大于2.0;索鞍有限位移滑动,对桥梁频率、颤振检验风速等基本无影响,索塔无涡振现象。     

大跨窄梁悬索桥结构体系对静动力刚度的影响研究

大跨度窄梁悬索桥,结构轻柔、整体刚度低,抗风问题突出。结构静动力刚度是大跨度桥梁抗风的基础参数。该文以一座大跨窄梁悬索桥为工程背景,基于空间缆索分段悬链线理论和桥梁三维有限元模型,多工况系统对比分析加劲梁刚度、主缆垂跨比、主缆间距和吊点宽度等参数对静动力刚度的影响。研究发现：加劲梁刚度对大桥的整体刚度贡献较大,与结构的静动力刚度呈正相关,尤其对结构的竖向和扭转静动力刚度影响明显;主缆垂跨比对大桥扭转静动力刚度影响较大;主缆间距和吊点宽度对大桥的静动力特性影响有限。     

大跨斜拉桥扁平钢箱梁损伤定位指标的噪声鲁棒性比较研究

以润扬大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力等4类结构损伤定位指标的抗噪声干扰能力进行了对比分析。分析结果表明,模态应变能和模态柔度对于扁平钢箱梁结构损伤定位具有较好的互补性,将其相结合对扁平钢箱梁主跨和边跨的损伤识别具有较好的抗噪声干扰能力。