超大跨径悬索桥主缆的紧凑布置形式对截面应力的影响

以主跨为3 300 m的某超大跨径单跨悬索桥的设计方案为研究对象,揭示了紧凑式主缆布置法在节省防腐养护费用方面的显著经济优势.借鉴一般钢索抗弯刚度的研究成果,并结合主缆施工工艺,首次对悬索桥主缆抗弯刚度取值问题进行了详尽的讨论,得出了超大跨度悬索桥主缆截面的实际抗弯刚度量值接近其最大抗弯刚度的结论.基于Ansys的悬索...     

四跨悬索桥的结构特征及其可应用性

对一座两主跨跨长为2 000 m的四跨悬索桥的变形特征进行了研究。通常,四跨悬索桥的变形性状受到中间桥塔刚度的巨大影响。本文着重研究了加劲梁的弯曲和扭转刚度、垂跨比和恒载的特性。本研究的结果澄清了与三跨悬索桥相比较,四跨悬索桥加劲梁在活载作用下的较低刚度是因为主跨主缆的弹性刚度系数只有边跨的1/6造成的。然而,这个趋势是稳定的并且能得到加强中间桥塔刚度的帮助,用加强中塔弯曲系数的方法来使加劲梁的活载挠度能够减到主跨长度的1/200以下是有用的和经济的。而且,对于主跨为1 000 m的情况,设挠度比相同,2 000 m跨度的较低的中塔刚度也是足够的,主缆的三维垂度几何外形对于限制加劲梁的扭转变形是有效的,这对于中塔受扭引起的四跨悬索桥加劲梁的扭转变形是特别重要的。     

地锚式独塔悬索桥的极限跨径研究

推导了地锚式独塔悬索桥的主、边跨极限跨径计算公式,为验证超大跨径的地锚式独塔悬索桥在结构受力方面是否依然满足要求,试设计了一座主跨为2 000 m的地锚式独塔单跨悬索桥方案,建立结构有限元模型进行结构受力计算分析,结果表明:主缆应力以及加劲梁挠度均满足要求.     

多塔连跨悬索桥基频估算实用公式

多塔连跨悬索桥的动力特性与中塔刚度、主跨数目等设计参数密切相关,而我国现有规范中的悬索桥基频估算公式是基于单跨悬索桥推导的,无法体现这些设计参数的影响,故不适用于多塔连跨悬索桥.基于能量原理,提出了多塔连跨悬索桥的竖弯和扭转自由振动基本方程,并通过修正振型基函数的Rayleigh法求解,得到了多塔连跨悬索桥的基频估算公式.考虑到工程实用性,通过量级分析略去了公式中的次要项,并对设计中难以获得的部分参数进行了近似处理,得到了多塔连跨悬索桥基频估算实用公式.最后给出了中塔刚度、主跨数、中塔约束条件、跨径等多个设计参数变化下的多塔连跨悬索桥算例.通过估算公式结果与有限元模型计算结果的对比表明,该基频估算实用公式有较高的精度,在多塔连跨悬索桥的初步设计阶段有较好的应用价值.     

两种新单元在悬索桥有限元计算中的应用

为实现索与鞍座间接触非线性计算,开发了可用于悬索桥有限元计算的2种新单元:鞍座单元和锚跨单元,其中鞍座单元用于主缆和塔顶鞍座的接触非线性计算,锚跨单元用于锚跨分散索股及边跨主缆与散索鞍的接触非线性计算。根据空间悬链线理论及索与鞍座的几何关系,推导出精确的单元节点力。以增量代替微分,根据刚度矩阵的定义,推导出单元的切线刚度矩阵。编制了包含2种新单元在内的悬索桥几何非线性有限元程序。计算表明:2种新单元计算精度高、收敛速度较快,解决了悬索桥索与鞍座间接触非线性的计算难题。     

影响三跨预应力混凝土悬索桥静,动力特性的力学参数初探

广东汕头海湾大桥主桥采用预应力混凝土悬索桥。本文针对混凝土悬索桥的特点将主索矢跨比、三跨连续悬索桥塔梁连接刚度、加劲梁自重以及边界约束刚度作为影响悬索桥静、动力特性的主要参数,以海湾大桥(主跨452m)为背景,研究其对悬索桥静、动力特性的影响,提出合理选取各力学参数的途径。     

超大沉箱拖航技术的研究与实施

大连南部滨海大道工程主桥为海上三跨地锚式悬索桥,两个锚碇的基础均采用超大沉箱结构。单个沉箱尺寸为69m×44m×17m,重量约26000t,目前为国内最大沉箱。超大沉箱远距离拖航,并途经被称为"我国最凶险的水道"——老铁山水道,施工难度非常大。我们通过规范公式计算、物模试验验证,以及引用船舶原理对超大沉箱的浮态和抗沉性进行了详细研究,最终确保了超大沉箱拖航施工任务的顺利实施。     

柔性中央扣对大跨悬索桥动力特性的影响

针对拟建的主跨1800m某特大悬索桥,利用ANSYS软件建立了4种空间动力计算模型,并采用子空间迭代法对其进行了自振特性分析,研究了柔性中央扣对特大跨度悬索桥动力特性的影响。得到柔性中央扣的设置使得悬索桥刚度有所增加,其中以提高结构的反对称抗扭刚度和纵飘刚度最为显著;设置3对斜拉索或1对斜拉索的柔性中央扣的性能无明显区别,研究结果可为今后柔性中央扣结构在大跨悬索桥中的应用提供参考。     

A形混凝土中塔多塔悬索桥设计与拓展应用研究

为提升悬索桥的连续跨越能力,以瓯江北口大桥为背景,结合长江上已建成的3座三塔悬索桥,对三塔悬索桥的设计理念、设计要点、适用性等进行研究。在此基础上,对采用A形混凝土中塔的不同跨数和不同主跨跨度的多塔连跨悬索桥方案进行受力分析和拓展应用。研究发现:三塔悬索桥的性能关键在于中塔,中塔的刚度对桥梁整体刚度起决定性作用;采用增设全竖隔板的新型中主索鞍,主缆钢丝与鞍槽间名义摩擦系数可达到0.3;采用A形混凝土中塔的三塔悬索桥大幅提高了结构整体刚度和抗风稳定性能;A形混凝土中塔应用于多塔连跨悬索桥时,其主要力学指标变化幅度有限,影响主缆滑移的显著因素是恒载与活载的比率。     

三千米级超大跨径悬索桥上部结构施工关键技术

随着经济的不断增长和国家发展的需要,在沿海地区和跨海峡地区,急需建设跨越能力更大的超大跨径悬索桥工程。以琼州海峡跨海工程,主跨3 000m双塔悬索桥原型设计方案为背景,针对建设规模宏大、建设条件复杂,风大、浪高、水深(45~80m)等严峻的建设条件,对3 000m级超大跨径悬索桥上部结构的施工技术、施工装备等方面进行了系统研究工作,为跨海峡桥梁建设提供有力的技术支撑。     

高速公路深覆土超大跨明挖隧道断面形式研究

为探索深覆土超大跨明挖隧道的合理断面形式及优化思路，以覆土厚5 m、单孔跨度31 m的广州新白云国际机场第二高速北段工程为依托，开展结构力学行为、技术经济、施工工艺等多方面分析。借助有限元法建模计算，明确直墙折板式断面总体最优，适用于高速公路深覆大跨隧道断面； 且通过探讨不同直墙折板尺寸对隧道结构内力的影响，得到折板最优尺寸(2 m×1.25 m)方案。同时设置不同断面高度与增设横隔梁等方式，提出在隧道顶覆土大于5 m区段断面抬高1.5 m的措施，并对超大跨的断面分析可知，难以通过加大隧道结构顶板厚度来满足深覆土承载要求，为此制定了在隧道顶设置空心板的结构设计方案。     

基于索梁组合结构的悬索桥锚跨段索力修正算法

在悬索桥锚跨段索力测试中,传统的振弦法将锚跨段索振动看作为理想弦振动,忽略了锚跨段拉杆的抗弯刚度,带来了较大的索力测量计算结果误差。为了求解更加精确的锚跨段索力值,保证悬索桥主缆索力监控的精确性、成桥阶段主缆线型的准确性和吊索索力的均匀分布,通过分析索梁组合结构模型,建立了锚跨拉杆与锚跨主缆的索梁组合力学模型,运用主缆振动频率的索力计算方法,运用Hamilton变分原理推导提出悬索桥锚跨段,锚跨拉杆与锚跨主缆的索梁组合结构的索力修正算法。分析了锚跨拉杆与索连接处的边界条件问题,保持索梁连接处为铰接状态,不改变边界条件的物理属性。基于Mathematica数学计算软件上,设计求解程序并求解索梁组合结构振动矩阵方程,得出对应索梁组合结构频率的索力值的数值解。通过对比分析数据理论计算、有限元分析软件及恩施水布垭清江特大悬索桥实际工程实例测量结果,来验证考虑悬索桥锚跨段拉杆的抗弯刚度修正算法的合理性。研究结果表明:相对于传统的索力测试简化算法,运用索梁组合结构推导的锚跨段索力计算公式,可以更准确地表达索力、锚跨拉杆抗弯刚度和索力基频之间的关系,进而减小因为拉杆抗弯刚度所带来的索力计算结果的误差,得到更加符合实际主缆张拉状态的索力值。     

海上地锚式悬索桥锚碇超大型沉箱施工关键技术

大连星海湾大桥主桥为海上三跨地锚式悬索桥,两个锚碇的基础采用重力式超大沉箱结构,单个沉箱尺寸为72m×47m×17m(包括趾),重量约26000t,为目前国内最大的沉箱。通过优化设计、物模初验、数模校核、方案比选、实测调整等科学创新与总结完善,形成了超大沉箱全套施工关键技术成果,对今后类似工程具有借鉴意义。     

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...     

多塔连跨悬索桥综述

首先,回顾了国内外多塔连跨悬索桥的工程发展概况.进而总结其土部结构总体设计和主要构件设计的技术特点.阐述了中央扣和弹性索的区别、联系以及各自在大跨度多塔连跨悬索桥领域的应用.最后,归纳了提高多塔连跨悬索桥纵向刚度这一核心问题的三大途径,即增大中塔纵向抗弯刚度、采用塔梁固结体系和改变缆索体系.     

重庆鹅公岩轨道大桥静力稳定分析的综合比较

重庆鹅公岩轨道大桥位于既有鹅公岩大桥上游70 m,主桥采用钢箱梁自锚式悬索桥结构。结合大桥专题科研成果,就三家研究单位在研究中对超大跨径自锚式悬索桥静力稳定分析中所采用的加载方式、判定准则及其结论上的异同等关键问题进行综合比较和分析研究,并对后续工作做出展望。     

虎门二桥坭洲水道桥索塔结构设计及受力分析

广东虎门二桥坭洲水道桥为主跨1688m 双塔非对称式两跨连续钢箱梁悬索桥,为世界上最大跨径的钢箱梁悬索桥,索塔采用门式钢筋混凝土结构,塔高260m,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中横梁、上塔柱、上横梁组成。介绍了该桥索塔的设计思路和构造特点,并采用 MIDAS CIVIL 2012专业桥梁分析软件建立全桥三维空间杆系有限元模型,对索塔结构进行计算,结果表明塔柱及横梁的应力、强度均满足规范要求。     

自锚式悬索桥锚固段合理总体布置研究

锚固段是自锚式悬索桥的关键受力部位。结合某336 m跨径自锚式悬索桥的锚固段总体布置设计，对自锚式悬索桥的锚跨设置、散索鞍/套设置、锚固段重心调整等问题进行分析研究，建议主梁竖向刚度不控制设计时取消锚跨，边跨主缆入射角适中时优先采用散索套，提出了锚固段合理重心的调整思路。上述结论可为今后同类型结构的设计提供参考。     

超大跨度双跨钢桁梁悬索桥动力特性分析和模态试验

以跨径布置460 m+1480 m+491 m的一座双跨钢桁梁悬索桥结构为工程背景,充分考虑结构几何非线性效应、大位移非线性效应等因素的影响,建立了算例桥梁的MIDAS空间有限元分析模型,对基本动力特性进行了仿真分析和结构振动试验测试;对成桥结构进行动力特征参数测试,并与理论计算值进行了对比分析,该桥实测动力特征参数与对应理论计算值基本吻合,且测试值大于理论计算值,这表明成桥结构实测刚度大于理论设计目标值。     

结构形式对悬索桥梁端位移响应的影响研究

为掌握悬索桥结构形式对桥梁动力响应的影响,以国内某交通线上的1 200 m双塔单跨悬索桥和658 m+1 688 m双塔双跨悬索桥为研究对象,通过对比梁端监测位移的温度相关性特征,探讨了结构形式对梁端低频位移的影响;采用短时傅里叶变换、小波分解及雨流计数方法,探讨了结构形式对梁端高频位移的影响;基于桥梁有限元模型,验证了基于监测位移数据分析结论的正确性与可靠性。分析结果表明,相同温度荷载作用下,悬索桥梁端温致位移变化幅度取决于主梁长度,位移～温度线性回归模型的斜率之比接近主梁长度之比;梁端纵向高频位移主要由车致强迫拟静态效应、车辆一阶动态效应及环境激励效应导致;悬索桥外伸悬吊跨将显著增大结构纵向刚度,导致主跨较大的双跨非对称悬吊体系的梁端高频位移幅度及累积行程小于主跨较小的单跨悬吊体系。