PC梁桥结构参数对最大悬臂结构力学性能的敏感性分析

为了深入研究PC梁桥结构参数对最大悬臂结构力学性能的影响,结合实体工程,建立了大跨预应力混凝土粱桥的最大悬臂段有限元模型,分析了材料容重、混凝土弹性模量、顸应力参数偏差对最大悬臂施工阶段主梁线形的影响程度,研究了自重偏差对主梁结构内力和应力的影响,探讨了预应力对悬臂结构的作用效应.研究结果表明:材料容重和混凝土弹性模量为该桥梁结构的主要设计参数,桥梁自重偏差对结构线形影响最为明显;在预应力效应的作用下,主梁纵向产生竖向正位移,随着自重的增大,主梁同一截面正弯矩相应减小,墩顶负弯矩增大,主梁的上缘压应力会减小,下缘压应力会增大,且下缘应力受其影响的程度更大.     

近远场地震作用下斜拉桥有无辅助墩静动力响应

为探究近场与远场地震作用下双塔斜拉桥静动力响应随有无辅助墩的变化关系,以某公路斜拉桥为研究对象,首先建立其有辅助墩和无辅助墩有限元模型,其次改变辅助墩高度,基于该斜拉桥的场地条件选择近场与远场地震作用,最后探究近场与远场地震作用下有辅助墩与无辅助墩的静力稳定性与动力响应。研究表明:有辅助墩可增加斜拉桥整体刚度及稳定性,刚度随辅助墩高的增加而略有降低,对纵漂和稳定性系数影响不大,对横弯、竖弯以及扭转较大;近场地震作用下位移响应和内力响应均大于远场地震作用下位移响应和内力响应,且在X+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力要大于Y+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力,但塔底弯矩却受横向地震作用影响较大;有无辅助墩的主梁弯矩图沿主梁的变化规律整体上保持一致,但仔细分析可知,设置辅助墩,可显著减小主梁弯矩,边跨弯矩可减小41.2%,中跨弯矩减小了8.3%,主梁挠度和索塔变形也随之减小。     

四索面双塔联体分幅斜拉桥施工控制参数影响性分析

为了解双塔联体分幅斜拉桥施工控制参数对结构的影响,结合滨海新城曹娥江大桥主桥(主跨300m的四索面双塔联体分幅斜拉桥)工程,采用有限元法分析了考虑两幅桥不同步施工、边跨现浇段支撑刚度以及施工过程斜拉索垂度等参数下结构的内力和线形。结果表明:两幅桥彼此独立时,左右幅不同步施工对结构内力和线形基本无影响;两幅桥不同步施工对塔顶纵向位移、中跨主梁竖向位移以及边跨索力有一定影响,主梁边、中跨合龙误差分别可达7mm、10mm;边跨现浇段支撑刚度对施工过程以及成桥状态的内力和线形均有明显影响;长悬臂施工状态,主梁混凝土浇筑一半时,斜拉索垂度对结构内力和线形的影响显著。     

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明：非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。     

非对称独塔斜拉桥张拉方案比选

非对称斜拉桥结构新颖,造型独特,其受力性能不同于一般斜拉桥。斜拉索的张拉方式及张拉值不同,施工过程及成桥运营阶段主梁和主塔产生的内力及位移值也会不同,为了更加具体深入地研究不同张拉次数及张拉值对非对称独塔斜拉桥产生的影响,该文以珲春大桥为研究背景,利用Midas/Civil软件建立空间有限元模型,采用正装迭代法模拟施工过程,通过改变施工过程中斜拉索的张拉次数和索力控制值,对主梁和主塔的内力及位移值进行分析比较,选出最优张拉方案,加快了施工进度,节约了施工成本。     

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

考虑桩土作用的高墩大跨连续结构几何非线性效应分析

在迅速崛起的西部高原山区高墩大跨桥梁多以百米左右的高墩大跨连续刚构桥为主,其几何非线性问题变得越来越重要。为了研究桩土作用下该结构的几何非线性效应,以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,利用大型有限元软件进行了考虑桩土效应的几何非线性施工全过程模拟。对比分析了该类型桥梁在桩土作用下几何非线性效应对结构应力和位移在施工阶段及成桥后的影响程度,并研究了不同墩高情况下几何非线性效应对该类型桥梁的变形及结构内力的影响规律。分析结果表明:几何非线性效应对主梁断面顶、底板应力的影响随着悬臂长度的增加而逐渐增大;考虑比不考虑几何非线性效应的主梁竖向位移值小,且位移曲线平顺连续;几何非线性效应对主梁弯矩和主墩剪力影响较大,且剪力分布的非线性随墩身高度的增加而明显,呈先增大后减小的现象;几何非线性效应对边跨主梁弯矩的影响效应随墩高的增加而减小,对墩顶及中跨主梁弯矩的影响随墩高的增加而增大。为了更好地控制结构应力及线形,建议高墩大跨连续结构在设计及施工控制中应着重计入几何非线性效应的影响。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

矮塔斜拉桥合理成桥状态及二次张拉力的确定

近年来我国已建成较多的矮塔斜拉桥,但其合理成桥状态的确定研究较为不足,并且缺乏有效合理的办法。通过规范中关于全预应力构件的定义导出主梁恒载弯矩可行域计算公式,将此作为目标成桥状态,并利用考虑施工阶段的影响矩阵再结合线性规划法,得到满足主梁恒载弯矩可行域的二次张拉力和成桥索力。以某矮塔斜拉桥为例开展分析,将使用该方法得到合理成桥状态与最小弯曲能法得到的成桥状态带入细化空间杆系有限元模型中。分析结果表明,该方法可明显改善主梁的受力状态,减小主梁的挠度,使墩顶负弯矩和跨中正弯矩显著减小,主梁弯矩图更加均匀。     

组合梁斜拉桥主梁双节段循环安装施工技术

椒江二桥主桥为(70+140+480+140+70)m双塔双索面半封闭钢箱组合梁斜拉桥,0号块、辅助墩及边跨密索区梁段采用搭设支架浮吊安装,其余梁段均采用桥面吊机悬臂安装.为在中跨合龙前合理避过台风高发季,对比分析主梁单节段、双节段循环安装的工期.通过优化施工安装方案,增加临时加固措施,确定主梁采用双节段循环安装方案.双节段循环安装时施工梁段分次吊装,2条湿接缝一次施工,梁段精确调位及匹配需在温度相对恒定时进行;双节段循环安装状态下在湿接缝处有组合梁和钢梁2种截面形式,刚度发生突变,为补强湿接缝处钢梁引起的刚度减小,增加临时支撑加固措施.     

三塔斜拉桥设计参数分析

为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征,为三塔斜拉桥设计提供参考,结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例,建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型,对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔刚度及采用辅助墩等措施进行参数分析,总结其受力行为的变化规律。计算结果显示:设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力,减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值;提高中塔刚度可以减少塔顶位移;提高边塔刚度对结构影响很小;提高中塔的塔高可以改善桥塔内力,但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。     

大跨连续梁先中跨后边跨合龙影响分析

先中跨合龙后边跨合龙的非对称悬浇连续梁桥,由于其特殊的浇筑及合龙方式,受力较为复杂。现运用有限元分析软件对合龙误差、合龙温度及合龙配重对桥梁成桥状态时的应力和变形的影响进行分析,发现合龙误差对桥梁成桥线性影响较为显著,较理想状况下位移可增大一倍左右;合龙温度会对桥梁支座产生顺桥向位移,施工中需提前设置预偏量;对中跨进行合龙配重可以有效减小墩顶不平衡弯矩,确保施工安全。     

基于影响矩阵法的非对称独塔斜拉桥索力优化

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥不同。斜拉索能通过千斤顶主动施加张拉力改变主梁受力条件,改变主梁和主塔的线形及主梁的受力性能规律。因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中的索力控制十分关键。该文以珲春大桥为背景,采用Midas建立了斜拉桥的空间有限元模型,以主梁及主塔的弯曲和拉压应变能最小为目标函数,采用影响矩阵法,进行了成桥索力优化,同时考虑施工过程对结构产生的内力进行分析。结果表明:影响矩阵法在非对称独塔斜拉桥成桥索力优化中效果良好。     

考虑行波效应的大跨度双塔斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应对大跨度斜拉桥索力和墩/塔内力的影响,利用MIDAS/Civil建立某大跨度双塔斜拉桥有限元模型,采用相对位移法,分析不同地震波速度下拉索的索力响应、墩/塔底的内力响应、主梁和塔顶的位移响应,并将其与一致激励下地震响应相比较。结果表明,考虑行波效应,低波速时索力峰值大于一致激励下索力峰值,但随着波速的增大,行波效应对索力的影响逐渐减弱;随着波速的增大,行波效应对桥梁结构位移和内力的影响减小;行波效应对各墩/塔底内力的影响不相同,与一致激励相比,不同部位的内力响应有增有减,低波速对墩/塔底内力的影响最明显;考虑行波效应,主梁跨中和塔顶的纵向位移较一致激励下减小,对结构有利,但主梁跨中竖向位移增幅较大,不利于结构抗震,设计时应予以重视。     

连续斜梁桥受力特性研究

基于梁格法理论,建立了4跨连续斜梁桥的有限元模型。分别采用了各种不同支座刚度计算连续斜梁桥的支反力分布以及主梁内力分布情况。计算结果表明,支座刚度对于连续斜梁桥的支反力分布影响较大,减小支座刚度可使得支反力分布更为均匀。支座刚度对于内力的分布影响相对较小,减小支座刚度会增加主梁弯矩值,但同时可以减小主梁的扭矩值。     

斜拉桥π形主梁组合式现浇支架结构设计研究

澜沧江大桥主桥设计采用混合-组合梁斜拉桥,边跨全部采用"π"形混凝土主梁结构形式,在两岸边跨现浇段2和边跨现浇段3的支架施工设计中,通过对斜拉桥施工工况的研究分析,结合π形主梁的结构特点,采用大钢管+满堂碗扣支架的组合式现浇支架结构设计形式。以澜沧江大桥边跨现浇梁支架的施工设计依托,对斜拉桥"π"形主梁组合式现浇支架进行结构设计分析与施工应用研究,为以后类似桥梁施工提供借鉴。     

空间扭索面斜拉桥结构受力特性分析

空间扭索斜拉桥造型独特，外表富有冲击力，但对于其结构受力特性却少有研究。以东莞滨海湾大桥为工程背景，采用MIDAS/Civil分别建立了扭索面和扇形索面斜拉桥模型，对两种索面斜拉桥的模态、拉索索力、主梁位移和主梁弯矩分别进行了对比分析。结果表明：不同索形会对桥梁模态产生一定影响；达到相同目标成桥索力所需的初张索力的大小和分布均有不同；主梁和主塔内力的大小和分布规律与索形有较大关系。扭索体系虽然会减小桥梁的刚度，但可以通过增大拉索直径的方式来弥补，以上结论可为扭索面斜拉桥的设计提供参考。     

新建江汉四桥拓宽工程斜拉桥施工控制技术

新建江汉四桥拓宽工程斜拉桥与既有主桥组成"姊妹桥",是一座主跨232m的混合梁独塔斜拉桥。该桥桥塔与边跨主梁同步浇筑施工,主跨单悬臂架设。由于紧邻老桥施工,受地基条件、周边环境、结构特点、工期等限制,对该桥进行施工控制,以优化施工措施。边跨混凝土主梁采用优化支架形式、提高地基承载力、增加局部临时桩等技术措施,控制地基沉降量;跨沿河大道的主梁节段分为5小节段施工,可节省工期约3个月;分2批张拉横向预应力,有利于控制边跨主梁的横向应力与变形。主跨组合梁采用每节段浇筑一次湿接缝的施工工序;主跨施工过程中,分3次在边跨浇筑配重混凝土(18 700kN),用于抵抗主跨二期恒载及活载作用下的负反力。     

大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析

大跨径波形钢腹板连续梁桥为了减少悬臂施工阶段及运营阶段墩顶箱梁承受的剪力及负弯矩,在设计时通常将跨中一定范围内的箱梁混凝土底板替换为钢底板来减小中跨结构重量,而边跨相对应节段采用满堂支架施工,这种非对称悬臂施工会使桥梁边跨及中跨混凝土应力分布出现较大差异。通过对某三跨波形钢腹板连续梁桥在非对称悬臂施工过程中混凝土应力分布特性及屈曲分析特征值进行分析并得出一些结论,为后续研究提供参考。