桥塔约束刚度对单跨双缆悬索桥受力特性的影响

双缆悬索桥以其独特的受力特性在多塔多跨悬索桥设计中具有受力有利的优势,为了更好地了解双缆悬索桥的受力特性,在桥塔塔顶约束的基础上,分析了桥塔塔顶无约束情况下单跨双缆悬索桥的受力特性,推导出了桥塔塔顶无约束时下上吊索内力比值的理论计算公式。研究表明:在探究活载作用下单跨双缆悬索桥的受力特性时,桥塔的约束刚度不能视为无穷大,即要考虑桥塔的约束刚度。随着桥塔约束刚度的增加,下上吊索内力的比值会慢慢减小,即下缆承受的内力会慢慢减小,而上缆承受的内力会慢慢增大。通过得到推导桥塔约束刚度的计算公式,计算结果表明对于单跨双缆悬索桥来说,当其他材料和构件参数以及锚碇与桥塔顶点的高差确定时,桥塔的约束刚度随着边缆与水平线的倾角增大表现为先增大后减小的趋势。     

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。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响,然后基于能量原理,在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下,用Rayleigh-Ritz法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进,并通过对5座悬索桥算例的计算,把用导出的公式计算出的结果和精确的有限元解相比较,结果非常接近,其精度可以满足方案选择和初步设计阶段的要求.     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔则度对悬索桥对和振动基频的影响，然后基于能量的理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对５座悬索桥算例的计算，把用本文导出的公式、计算出的结果和精确的有限元解相比较。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响，然后基于能量原理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠同自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对５座悬索桥算例的计算，把用导出的分式计算出的结果和精确的有限元相比较，结果非常接近，其精度可以满足方案选择和初步设计的阶段的要求。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

本文分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响，然后基于能量原理，在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进，并通过对五座悬索桥算例的计算，把用本文导出的公式计算出的结果和精确的有限元解相比较，结果非常接近，其精度可以满足方案选择和初步设计阶段的要求。     

大跨度悬索桥非线性地震反应响应规律探讨

以简支单跨体系的润扬悬索桥和双塔双跨的舟山西侯门大桥为工程背景,建立了非线性动力分析有限元模型。以悬索桥的主要承重构件主缆与主塔的响应为研究对象,选取四类场地共31条地震波对不同类型悬索桥进行非线性地震反应分析。分析表明,悬索桥桥塔在不同地震作用下的位移曲线以及弯矩响应具有良好的一致性,与悬索桥桥型、地震震级无关;地震波中的长周期成分对具有长周期特性的悬索桥的结构响应有重要的影响;主缆动轴力比其恒载轴力小一个数量级,在结构的简化模型中可考虑忽略。     

多塔悬索桥中间桥塔结构顺桥向弹性稳定简化分析方法

为解决多塔悬索桥中间桥塔顺桥向线弹性稳定性简化分析问题,以一座两主跨相等的三塔两跨悬索桥为背景,提出单主跨满布活载和两主跨满布活载2种极限加载工况下中间桥塔顺桥向弹性稳定简化分析方法。该方法将主缆结构对中间桥塔的约束作用等效为一对非线性弹簧,基于加载条件下缆索刚度的变化规律及梁的平衡微分方程,分析了单主跨满布活载和两主跨满布活载2种极限加载工况下中间桥塔的弹性稳定性问题,并将分析结果与有限元计算结果进行了对比。结果表明:多塔悬索桥中间桥塔结构在单主跨满布活载工况下,不会发生整体弹性屈曲失稳;两主跨满布活载工况下,稳定验算解析公式求得的稳定系数与有限元计算结果相差约7%,且偏于安全,能够满足初步设计和结构选型的要求。该方法具有一定的精度,适用于桥塔结构的结构选型和初步设计。     

自锚式悬索桥动力特性及结构参数影响规律研究

以浙江省江山市北关大桥——自锚式悬索桥为工程实例，利用大型通用有限元程序ANSYs建立空间有限元模型，并计算了前20阶频率及振型。然后具体探讨分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数的变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响规律，同时对1座虚拟的相同跨径的地锚式悬索桥进行了对比分析，比较了这两类桥的动力特性，得到了一些有意义的结论，可为自锚式悬索桥的固有振动分析、抗风抗震设计提供参考依据。     

具有刚性中央扣的大跨度悬索桥随机地震响应研究

为分析刚性中央扣对悬索桥地震响应的影响,以一座具有刚性中央扣的大跨度悬索桥为例,建立大跨度悬索桥的空间有限元模型,基于随机振动法对比分析刚性中央扣对悬索桥动力特性的影响、地震动功率谱密度函数的选择对地震响应的影响以及悬索桥在三向地震作用下的地震响应。结果表明:刚性中央扣减少了加劲梁纵飘及与主缆振动相关振型出现的次数并增大了相应的频率;在纵向地震作用下,中央扣减小了加劲梁的位移,但是明显增大了加劲梁的内力;地震动功率谱密度函数模型采用Clough-Penzien模型时所得到的随机地震响应要较杜修力模型大,且两者的计算结果均大于采用规范反应谱的计算结果;在三向地震作用下,导致加劲梁在中央扣位置处形成内力集中,地震响应也更为不利,桥塔最大纵向弯矩位于塔底,最大横向弯矩位于横梁交界处和塔底。     

考虑塔吊影响的桥塔施工阶段动力特性分析

大跨度斜拉桥桥塔属于高耸结构,在施工阶段桥塔处于不稳定状态,需对其进行动力特性分析。以鄂东公路大桥主桥桥塔为例,对桥塔和塔吊结构体系的动力特性进行了有限元理论分析。给出桥塔3个主要施工阶段动力特性分析结果,为桥塔的抗风、抗震分析奠定了基础。     

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。     

独塔非对称自锚式悬索桥合理约束体系研究

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。在静力情况下,主梁为超静定体系;在动力情况下,通常为全漂浮或者半漂浮体系来达到减隔震目的。这样就会造成主梁约束转变的情况,这个问题在独塔非对称自锚式悬索桥中尤为凸显。本文以太原市通达街跨汾河的四跨独塔非对称自锚式悬索桥为背景工程,建立全桥有限元模型,分析了全桥在静力及动力情况下不同约束体系对全桥受力的影响,为今后同类型结构设计提供依据。     

漳州战备大桥主塔鞍座处节段模型试验研究

漳州战备大桥主桥为预应力混凝土部分斜拉桥，主塔采用索鞍结构。介绍该主塔鞍座模型试验，研究鞍座处的受力特点及应力分布，并对主塔鞍座进行有限元空间分析。     

基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟

提出了大跨斜拉桥索塔有限元模型的阶次误差、结构误差和参数误差的分层次修正方法。根据润扬斜拉桥索塔的设计图纸,在索塔有限元模型的阶次误差分析和结构误差分析基础上,确定了索塔单元划分的数目和梁柱节点刚域的计算参数。在此基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合索塔动力特性的测试结果对索塔的初始有限元模型进行了动力修正。模型修正与验证结果表明,索塔模型参数的修正必须考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束。修正后的润扬斜拉桥索塔模型能全面、正确地反映索塔结构的动力特性,可作为索塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

斜拉桥索塔锚固区应力仿真分析

应用大型有限元程序ANSYS对预应力箱形索塔进行了分析。采用混凝土单元SOLID65和杆单元LINK8分别模拟塔体和预应力钢束,并按实际结构形状真实地建立了锚固区的受力模型,根据索塔受力的实际工况,给出特征点处的应力值。所得结论可供设计和施工参考。     

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。     

三塔悬索桥中塔弹性纵向约束对结构设计的影响

以泰州大桥为例,用有限元法分析了三塔悬索桥中塔弹性纵向约束的合理弹性刚度,研究了弹性纵向约束对主塔、加劲梁、主缆以及结构动力特性的影响,研究结果表明,设置弹性索能有效改善三塔悬索桥的受力性能。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

自锚式悬索桥钢塔塔吊附墙设计与局部受力分析

济南凤凰路黄河大桥为70m+168m+428m+428m+168m+70m的三塔自锚式空间缆悬索桥,主塔结构设计为A形塔,包括2个边塔和1个中塔。中塔高126m,塔柱结构形式分为结合段与钢结构段,结合段采用钢混组合结构,受拉区拉应力由钢束承担。中塔采用2 800t·m塔吊吊装施工,塔吊基础预埋至中塔承台;边塔安装250t·m塔吊用以辅助吊装作业,边塔塔吊基础牛腿与钢塔焊接;塔吊与主塔均设置2道附墙。采用MIDAS FEA软件建立钢塔板单元有限元模型,对附墙杆件及钢塔局部受力进行分析。结果表明,各部位受力均满足规范要求。