大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全，以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景，研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点，采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应，提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明：拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，危及拱肋施工安全；设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力，且浪风索应力满足要求，可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小，对拱顶横向位移影响较大，同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性，设计时宜适当增加浪风索截面尺寸，以提升结构整体抗风安全储备。     

自锚式悬索桥合理成桥状态及受力特性研究

结合自锚式悬索桥受力和施工特点,以鄂尔多斯市某双塔三跨自锚式悬索桥为工程背景,对自锚式悬索桥合理成桥状态的计算方法、吊索张拉顺序和动力特性展开研究,实践表明,采用基于影响矩阵的零位移法确定自锚式悬索桥合理成桥状态的方法,简单实用,计算精度高,具有较高的工程应用价值,经验算成桥运营状态结构强度和刚度均满足设计要求。采用无应力状态法进行正装分析,通过对比分析施工阶段桥梁结构的响应,优化吊索张拉顺序,明确了合理施工状态,包括缆形、吊索力、索鞍预偏量等。通过对桥梁结构进行动力分析得到一些结论可为同类桥梁提供参考。     

大跨度钢桁架拱桥二阶静风稳定性分析方法研究

钢桁架拱桥以其优美的结构形式、较强的跨越能力成为城市中跨越大江大河应用最广的桥型之一,其施工中的稳定性问题也是桥梁设计者们关注的焦点之一。根据二阶静风稳定分析的基本理论,阐述了基于通用有限软件ANSYS的二阶静风稳定性的分析方法。并以一座主跨400 m的钢桁架拱桥为例,研究了该桥在施工过程中的二阶静风稳定性问题。分析结果表明:在拱肋合拢前、刚性系杆合拢前和成桥状态3种控制工况下100 a重现期的静风荷载作用时,该桥具有良好的抗风稳定性。通过参数分析得到:在合理范围内,施工荷载和扣索索力变化对结构抗风稳定性的影响有限,而吊杆非保向力对其影响显著。     

大跨悬索桥加劲梁吊装过程强静风安全性研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1 688 m双塔双跨钢箱梁悬索桥,加劲梁采用跨缆吊装法施工。为确定强静风作用下加劲梁吊装过程中的危险阶段及提高静风安全性的措施,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,采用非线性静风分析方法分析各施工关键阶段加劲梁的内力和位移响应,针对较高风险阶段提出安全措施。结果表明:合龙前大悬臂阶段和合龙后尚未刚接阶段为加劲梁吊装过程中的两大高风险阶段;提高临时连接件刚度可在一定程度上降低临时连接件的应力水平,使全桥的临时连接件受力更加均匀;但对于合龙阶段应力较高的塔根处,仅提高临时连接件刚度已无法满足强度要求,断开合龙处连接、采用柔性索将梁段和桥塔相连,可有效降低全桥临时连接件应力水平,限制梁端位移。     

抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风失稳模式的影响

为研究抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风稳定性的影响,采用风洞试验获取大攻角区间主梁静三分力系数.结合有限元数值模拟计算方法,运用双层迭代算法同步计入悬索桥几何非线性与静风荷载非线性,对420 m主跨人行悬索桥进行了非线性静风响应全过程分析,得到了非线性静风失稳临界风速以及静风位移响应与应力响应.综合分析结果表明:抗风缆...     

西宁文汇桥加劲梁体系转换方案优化

西宁文汇桥为主跨158m双塔混凝土自锚式悬索桥,采用"先梁后缆"法施工,加劲梁采用逐节段支架现浇法施工。该桥加劲梁体系转换原方案为三轮吊索张拉,由于原方案施工周期长、施工措施费用高,提出将原方案优化为两轮吊索张拉(优化方案)。为分析优化方案的优化效果,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析优化前、后2种体系转换方案的结构内力和变形。结果表明:与原方案相比,优化方案在第1轮吊索张拉时,吊索的竖向位移均在控制界限范围内,无需临时接长,可节省施工成本;主缆和索鞍间的抗滑移安全系数和桥塔应力均变化平稳,简化了计算分析过程;优化方案可以减少一轮吊索张拉,并在缆索架设阶段进行部分二期恒载施工,提高了施工效率。     

大跨度钢桁梁柔性拱拱肋施工方案研究

南沙港铁路洪奇沥水道桥为主跨360m的下承式钢桁梁柔性拱桥,钢桁梁采用华伦式,柔性拱采用焊接箱形截面。由于拱肋结构的特殊性,其柔度大,提出拱肋竖转方案和两侧原位拼装中间部分提升后合龙的"三大段+提升"方案,采用有限元软件对2种方案进行全桥施工过程分析计算,特别是拱肋施工过程中的稳定性。结合结构受力、临时结构的用量、工期、施工风险等方面的对比分析,"三大段+提升"方案不但节约了工期和临时结构的投入,同时避免了拱肋在施工中容易失稳的不利因素,保证了结构在施工过程中的安全性,最终确定该桥钢拱采用"三大段+提升"方案。     

主跨1400m部分地锚式斜拉桥方案试设计

进行一座主跨1 400 m的部分地锚式斜拉桥的方案试设计,通过成桥状态结构受力分析探讨该桥型的静力性能,同时证明该方案是成立的.相对于全自锚式斜拉桥,该桥型具有材料用量节省、极限静风工况结构响应改善、静力稳定性和施工状态颤振临界风速提高等诸多优点.     

钢管混凝土拱桥拱肋浇注顺序优化研究

钢管混凝土拱桥拱肋安装完毕后,有多种浇注拱肋内部混凝土的方案,而不同方案对拱肋产生的内力、位移及稳定安全性都有较大的影响。为了获得最优的拱肋混凝土浇注方案,采用三维有限元分析软件模拟钢管混凝土哑铃型截面拱肋内混凝土4种浇注方案,分别从应力、变形和稳定性3个方面对比不同浇注方案间的差异。研究结果表明:随着施工阶段的增加,结构的应力、变形增大,稳定性减小;初始施工时浇注相同部位混凝土对应的最大应力、变形和稳定性系数是相同的,已完成的施工阶段会对后续施工阶段的应力、变形和稳定性产生影响;相对于其他方案,先下拱肋后上拱肋的浇注顺序下结构在整个施工阶段应力、变形幅值较小,稳定性较好。     

钢箱加劲梁自锚式悬索桥塔、梁地震响应的图表估算法

自锚悬索桥在地震作用下最为关心的是塔和梁的响应。基于弹性概念,提出估算钢箱加劲梁自锚式悬索桥地震响应的图表分析法。该方法通过自锚式悬索桥静力分析和自身结构参数,查找对应图表中系数,对方案设计和初步设计阶段结构地震响应给出估算。     

洪塘大桥自锚式悬索桥设计要点

洪塘大桥位于福州西郊,跨越乌龙江,需原桥位拓宽改建,新建主桥采用自锚式悬索桥。基于施工期间保通车的民生要求,提出了三阶段横向拼接施工的设计方案,建成了国内第一座在改建工程中实现保通车目标的自锚式悬索桥。首次提出了主缆平弯锚固方案,改善了主缆锚固区的管养条件。采用有限元程序对桥梁运营及施工过程中的关键工序进行仿真分析,根据分析结果指导施工和施工控制,现场监测数据表明计算值与实测值相符。     

独塔斜拉自锚式悬索桥吊杆锚固区有限元仿真分析

该文采用大型有限元分析软件Ansys对独塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥吊杆锚固区建立计算模型,分析了该桥在最不利荷载组合下,吊杆力最大区段对应的锚固区各构件的应力与变形情况。分析结果表明:采用该构造形式锚固区整体刚度不足,构件最大位移达3.7mm;在钢板焊接处出现了应力集中情况,应力值大于设计允许值。根据分析结果确定了锚固区整体刚度及钢锚梁与横隔板焊接处局部应力控制成为进一步优化设计的控制因素。对此该文初步提出了两种设计优化方案,即改变横隔板厚度和对横隔板增加横向与纵向肋条,以此提高横隔板刚度,改善构件应力集中现象。     

自锚式悬索桥主缆无应力长度的计算分析研究

该文基于悬链线计算分析理论,将自锚式悬索桥空缆状态,简化为受沿弧长均布的自重荷载与吊索处集中力作用的柔性索,对成都市清水河自锚式悬索桥主缆的无应力长度进行了计算分析。可为类似的桥梁设计和施工提供参考。     

基于环境激励和子空间技术的自锚式悬索桥结构模态参数识别

结构模态参数的准确获取是自锚式悬索桥静力计算、抗风和抗震分析的重要基础。借助振动测试设备,在自锚式悬索桥加劲钢箱梁内记录了加劲梁多个测量点在环境激励下的振动响应时程,采用基于参考点的随机子空间技术开展了模态参数识别,获得了主跨350 m自锚式悬索桥的振动频率、振型和阻尼参数。试验结果与有限元分析对比表明,子空间识别技术能获得实际桥梁振动模态,而有限元分析存在明显不足,需要基于试验结果开展有限元模型修正。     

偏压连拱隧道合理进洞方式研究

结合江西省白沙关至婺源高速公路洪家坞连拱隧道进口的施工过程,对偏压隧道进洞进行了二维有限元分析;通过模拟4种不同的进洞开挖方式,获得了偏压连拱隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段围岩的应力应变状态、地表沉降以及隧道支护结构中的内力变化情况;通过分析比较,优化施工方案,得到了偏压连拱隧道合理的进洞方式,为今后类似条件下连拱隧道的进洞设计提供参考。     

中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震反应的影响,该文以某主跨406m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas有限元分析软件建立其未设置中央扣、设置柔性中央扣、设置刚性中央扣的不同计算模型,使用多重Ritz向量法分别得出3种模型前180阶自振周期及振型,分析对比中央扣对3种模型动力特性的影响;并考虑纵横竖3个方向的共同地震力作用时,对3种模型分别进行弹性阶段的反应谱分析。研究表明:中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

大跨度钢管混凝土拱桥静风稳定性计算分析

三门口跨海大桥北门大桥为主跨270 m的钢管混凝土中承式拱桥,对该桥静力系数进行试验和数值分析,并对拱肋三分力系数进行雷诺数修正。验算大桥静风稳定性,结果表明,无论在施工阶段,还是在成桥状态,抗风稳定性均满足要求。     

窄幅钢桁架悬索桥静动力稳定性能优化研究

以某主跨420m、宽高比3.83的窄幅钢桁架悬索桥为研究对象,通过有限元计算分析和节段模型风洞试验,研究其静动力稳定性能。动力试验结果表明,主梁原始断面颤振稳定性不满足抗风要求。通过在主梁上设置下中央稳定板、水平导流板,对主梁进行气动优化设计研究。研究发现在7种优化方案中,方案3(高1m下中央稳定板)、方案5(宽1m水平导流板)和方案7(高0.75m下中央稳定板和宽0.5m水平导流板组合)均能有效改善主梁的颤振稳定性能。考虑到优化措施的经济性以及施工便利性,推荐采用方案3。同时,在静力试验获得静力三分力系数的基础上,利用非线性静风分析原理对优化后大桥的静风稳定性能进行分析,研究结果表明,大桥的静风稳定性能满足规范要求。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

青岛海湾大桥沧口航道桥静风稳定性分析

青岛海湾大桥沧口航道桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥。为确保该桥在建成运营后的抗风稳定性及安全性,对其进行静风稳定性分析。采用Fluid计算该桥静力三分力系数,然后采用ANSYS计算其结构动力特性,进而得出该桥整体抗扭刚度和静风扭转发散临界风速,再采用AN-SYS按线性稳定性方法计算其静风横向屈曲临界风速。计算结果表明:沧口航道桥成桥状态的1阶扭弯频率比大于2.0,具有良好的抗风性能;上、下风侧主梁结构静风扭转发散临界风速和横向屈曲临界风速均大于检验风速,空气静力稳定性能够得到保证。