大跨度铁路悬索桥纵向位移特征及纵向支承要求

为研究大跨度铁路悬索桥合理的纵向支承体系,从理论上分析大跨度悬索桥的刚度特性及大跨度铁路悬索桥的纵向位移特征,并以某主跨1 060m上承式钢桁梁铁路悬索桥为例,分析大跨度铁路悬索桥在列车荷载作用下的梁端纵向位移特征,研究不同纵向支承体系对悬索桥加劲梁梁端纵向位移及速度的影响,最后给出大跨度铁路悬索桥纵向支承设计的要求。结果表明:竖向荷载作用下,结构产生显著纵向位移,是悬索桥的基本结构特征;竖向荷载作用在悬索桥加劲梁上不同位置时,加劲梁梁端纵向位移差别大;铁路列车作为快速移动荷载,具有规则、连续的特征,从而导致铁路悬索桥梁端频繁快速活动,此为梁端伸缩装置、支座、吊索耐久性的控制性因素。     

列车移动荷载作用下大跨度悬索桥纵向位移控制研究

为有效控制列车移动荷载作用下大跨度悬索桥梁端产生的纵向位移,以某大跨度铁路悬索桥为背景,采用非线性动力时程分析法,考虑几何非线性和边界非线性,研究在货运列车移动荷载作用下,改变结构体系和约束体系对悬索桥纵向位移的控制效果。结果表明：结构体系方面,设置中央扣和水平拉索均可增大悬索桥结构纵向刚度,显著减小梁端纵向位移;设置中央扣还可减小缆、梁端纵向位移差,对纵向位移控制效果更优。约束体系方面,随着粘滞阻尼器速度指数减小,梁端纵向位移峰值逐渐减小;磁流变阻尼器对梁端纵向位移控制效果有限。采用2种阻尼器组合约束可控制列车过桥纵向位移同时不显著增加缆、梁端纵向位移差。     

大跨度悬索桥温度效应监测与理论分析

依托重庆万州驸马长江大桥结构健康监测系统,介绍了连通管及压力变送器在大跨度悬索桥挠度监测中的应用情况,研究基于温度效应的大跨度悬索桥长期监测和评估,结果表明钢箱梁竖向变形和梁端纵向位移随环境温度发生较大变形,温度效应显著。此外,建立有限元模型进行大跨度悬索桥温度效应的理论分析,温度效应现场监测值与理论分析结果基本吻合,验证了连通管和压力变送器系统用于监测大跨度悬索桥温度效应的可靠性。     

山区大跨窄悬索桥抖振响应时域有限元分析

为了掌握山区窄悬索桥的抗风性能,以某山区大跨度加劲梁窄悬索桥为研究对象,采用谐波合成与FFT转换技术相结合的方法,构建模拟了山区窄悬索桥三维脉动风场,并基于ANSYS大型有限元分析软件的APDL语言,建立山区大跨度窄悬索桥风振响应有限元模型,分析大跨度窄悬索桥结构抖振响应特性。结果表明:窄悬索桥的抖振位移响应时程表现为明显的限幅振动,可能会引发局部构件疲劳破坏。该加劲梁窄悬索桥的横向抖振位移上限值为16.4 cm,竖向位移振动上限值为8.8 cm,其横向抗弯刚度更小,出现横向弯曲振型频率会更低,需要采取一定的抗风措施加强横向刚度。     

大跨悬索桥梁端位移与温度的相关性研究及其应用

对润扬大桥悬索桥160d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38．8、37．4cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0．8cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响,采用不同的塔梁连接体系以及设置不同性能的纵向约束装置,都会对悬索桥地震作用下的内力和位移产生不同的效果。作为大跨度的桥梁典型形式,对悬索桥进行抗震性能的研究十分重要。以某多塔悬索桥为背景,建立了桥梁的空间动力模型,对模型进行非线性时程计算,研究了中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响,总结了黏滞阻尼器的减震效果及其参数对多塔悬索桥地震响应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的地震反应,提出了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和黏滞阻尼器设计参数。结果表明:中塔固接体系多塔悬索桥的梁端位移可以得到有效控制,但其中塔受力最为不利。对于中塔固结、边塔设置阻尼器的体系,随着阻尼系数增加,主梁位移减小趋势减缓,阻尼器参数应参照造价、效益综合选择。中塔放开,边塔设置阻尼器体系与全阻尼器体系响应基本一致,在保证结构安全的情况下,可适当考虑中塔处放开,依靠边塔阻尼器和纵向滑动支座来限制主梁位移。对于中塔固接、边塔设阻尼器体系,当阻尼器参数较小时,减震效果不明显,主要依赖中塔固接来限制梁端位移。阻尼器参数的合理取值也受到结构自身刚度的影响。     

大跨度悬索桥地震行波效应分析

大跨度悬索桥由于各墩柱基础所处地质条件的差异,不同墩柱间的地震动输入存在时间差,结构考虑了行波效应的地震响应可能与一致激励得到的不同。为了研究大跨度悬索桥的行波效应,以某长江大桥为研究对象,分别采用一致激励和非一致激励地震动时程输入,分析结果表明,在不同视波速时结构内力变化不太显著,但对梁端纵向位移较为敏感,相比在一致激励作用下,考虑了行波效应的结构地震响应较小。     

某大跨悬索桥动力特性与地震响应参数分析

采用对比分析与参数分析法,运用大型通用有限元软件Ansys对某大跨度悬索桥不同缆—梁连接方式以及不同梁端连接刚度对桥梁动力特性的影响进行了分析,并分析研究了梁端弹性连接刚度以及行波激励对大跨悬索桥地震响应的影响.     

南京仙新路特大跨度悬索桥抗震性能研究

鉴于大跨度悬索桥抗震性能研究的复杂性和特殊性,以南京仙新路特大跨度悬索桥为例,阐述悬索桥抗震性能研究的全过程,并分析行波效应对该桥地震响应的影响。结果表明:该桥的第一阶振型周期超过25.0 s,在常规体系E2地震下,桥塔及其基础保持弹性,但中央扣受拉破坏,从而使主梁位移过大;采用将中央扣作为牺牲构件,同时在塔梁间设置液压粘滞阻尼器的纵向减震体系后,能显著减小塔上支座、梁端的纵向位移以及主引桥相对位移,同时能小幅度减小塔底和承台底地震内力;行波效应对减震体系关键位置的地震内力和地震位移的影响较小。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

大跨度悬索桥铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道可行性分析北大核心

为了解大跨度悬索桥铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道的可行性,在分析荷载和自然环境影响下五峰山长江大桥梁体线形规律及梁体线形对轨道影响的基础上,结合典型无砟轨道斜拉桥应用实例,从无砟轨道对梁体空间大变形的适应性、测量控制技术、成桥线形控制技术3个方面进行可行性研究。根据脊椎结构特性和仿生学原理,进行“轨道-桥梁”一体化设计;提出增设辅助墩、边墩和辅助墩均增设纵向位移单向竖向支座以控制梁端转角,选择下承式梁端伸缩装置以使梁端区域刚度均匀过渡;在梁体厂内“3+1”预拼装时,建立相对平面控制网,成桥后利用“连通器”原理快速建立相对高程控制网,可基本解决无砟轨道对大跨度悬索桥变形的适应性及测量控制难题,并提出成桥线形质量控制关键点。     

非线性粘滞阻尼器对悬索桥地震反应的影响

通过对粘滞阻尼器的力学特性进行分析,提出了在塔、梁连接处设置非线性粘滞阻尼器来控制塔、梁相对位移的减震措施。在对大跨度悬索桥动力特性分析的基础上,结合单自由度系统的震反应,提出了一种分析塔、梁相对位移的简化方法,并给出了非线性粘滞阻尼器参数设计的简便流程。利用非线性时程地震反应分析方法对一座带有非线性粘滞阻尼器的大跨度悬索桥进行了分析和研究,研究结果表明在塔、梁连接处设置非线性粘滞阻尼器可以在不增加塔底内力情况下,显著地减小塔、梁相对位移。     

多塔悬索桥附属结构耐久性参数研究

附属结构作为桥梁结构中的重要构件,其耐久性会影响桥梁整体结构的使用寿命。由于多塔悬索桥整体结构更柔,变形更大,附属结构处累积位移量也更大,因此附属结构耐久性问题在多塔悬索桥下更为突出。为了定性分析桥梁结构的体系参数（包括塔梁连接方式和缆梁连接方式）对附属结构耐久性的影响,建立某四塔悬索桥的有限元模型,利用影响线加载的方式进行计算,得到不同塔梁连接方式以及缆梁连接方式下的梁端以及支座位置处的位移累积量。结果表明：采用塔梁固结方式减少梁端纵向位移和转角位移累积量的效果最显著;塔梁纵向连接的约束越强,梁端以及支座处纵向位移越小;设置中央扣的方式有利于减少纵向位移累积量,同时也能减少转角位移的累积量。     

提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性措施的效果分析

为研究各类抗风措施对提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性的贡献,以某主跨430m的人行单跨悬吊地锚式悬索桥为背景,利用杆系有限元程序建立模型,对基本结构以及采用空间缆、增大梁重、拓宽梁端桥面、设置抗风缆等措施下,人行悬索桥的动力特性及抗风稳定性进行了分析。结果显示:颤振临界风速是人行悬索桥的设计控制风速;拓宽加劲梁梁端宽度,基本不能提高结构抗风稳定性;同时增大梁段重量150%和设置抗风缆对抗风稳定性的提升效果较好,均可达到30%以上;设置抗风缆后,明显提高了结构的竖弯基频和扭转基频,但也增加了养护和维修成本,影响桥下空间利用。     

基于自动化监测系统的某大跨度悬索桥维修加固分析评价研究

在对某大跨度悬索桥进行维修加固期间,采用自动化监测系统对大桥钢箱梁加固前、中、后等全过程环境荷载和结构响应情况进行持续伴随监测,掌握桥梁加固全过程监测数据变化情况,并对加固前后的梁端纵向位移、主梁挠度、塔顶偏位和桥梁动力特性等特征参数进行对比分析,从桥梁整体刚度、振动特性等方面评价大跨度悬索桥加固后的结构状态。结果表明,钢箱梁维修加固对大桥梁端位移和主梁挠度位移幅度和振动频率无影响,加固后索塔偏斜符合索塔变位规律,各阶频率未发生较大变化,本次钢箱梁维修加固未影响大桥整体结构特性。     

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。     

某双塔三跨自锚式人行悬索桥静动力行为分析

自锚式人行悬索桥以其造型优美,对地形适应性强,在旅游等地的应用越来越多。该文以某公园25+70+25m双塔三跨自锚式人行悬索桥设计为背景,基于Midas/Civil2010有限元分析软件,对桥梁结构的静力及动力指标进行分析和研究。发现静力荷载作用下该桥主要构件的应力和位移均满足要求;而模态分析结果表明:该桥在动力荷载作用下可能会出现多种结构振型同时被激发,因此进行自锚式人行悬索桥的结构设计必须考虑多种结构振型的组合,从而提高结构的抗震能力和稳定系数。     

美国维拉扎诺悬索桥锚碇的设计与施工

对美国第一大跨度悬索桥--维拉扎诺海峡桥锚碇的设计和施工进行了详细的介绍,对目前国内方兴未艾的大跨度悬索桥建设有重要参考价值.     

大跨度悬索桥合理抗震结构体系研究

为探索大跨度悬索桥的合理抗震结构体系,以主跨1 490m的润扬长江公路大桥为背景,采用多振型地震反应谱分析方法,分析了桥跨布置、主缆矢跨比、边主跨比、加劲梁高度、中央扣设置以及加劲梁支承方式等主要结构设计参数对大跨度悬索桥地震反应的影响。研究结果表明:三跨悬吊连续布置是大跨度悬索桥理想的抗震结构布置形式;采用大的主缆矢跨比可以明显改善结构抗震性能,主缆矢跨比以1/10较合理;短边跨布置可以显著增强悬索桥的抗震性能;增大加劲梁高度不利于悬索桥的抗震性能;跨中位置缆梁间设置刚性中央扣有利于增加结构刚度及其抗震性能;加劲梁采用三跨连续支承方式时结构抗震性能最优。     

悬索桥的构造选择

随着悬索桥跨径的不断增大跨径斜拉桥对大跨度悬索桥的构造形式进行研究十分必要。通过研究反映悬索桥构造特性的力学参数与悬索桥中跨跨长、弯曲频率、扭转频率及弯扭频率之间的关系，指出了大跨度悬索桥可能的构造形式及选择方案。