洪湾水道主航道桥荷载试验有限元分析

以广东珠海洪湾水道主航道桥为工程背景,通过Midas/Civil软件对桥梁进行建模,以此为基础,对桥梁进行内力计算和自振特性分析。结果表明：最大主梁应力在跨中附近,距3^#桥塔约218m,最大值为58.6MPa;主梁最大竖向位移发生在跨中截面,为0.429m;两个桥塔的最大弯矩均发生在桥塔根部,4^#桥塔最大弯矩为136 795 kN·m, 3^#桥塔最大弯矩为135 659 kN·m; 4^#和3^#桥塔的最大顺桥向偏移分别为0.159m和0.148m。桥梁第1阶振型为主梁纵飘+主梁一阶反对称竖弯,前9阶振型以主梁纵飘、竖弯和橫弯为主,未出现主梁扭转和桥塔弯曲模态。     

混凝土弯斜拉桥曲率半径参数的影响分析

曲率半径是混凝土弯斜拉桥的关键设计参数之一,为分析曲率半径对Π形主梁混凝土弯斜拉桥受力性能的影响,以某座大跨混凝土弯斜拉桥为工程背景,建立空间梁板混合有限元模型。由室内1∶20全桥缩尺模型试验,通过测试索力和支反力间接获得主梁内力状态的方法,验证数值模型的正确性。基于数值模型,通过不同曲率半径的弯斜拉桥、同跨径的直线斜拉桥对比,系统分析曲率半径对弯斜拉桥主梁、桥塔、支座以及结构动力特性的影响。分析结果表明:静力方面,曲率半径对主梁跨中挠度影响很大,对两侧纵肋挠度差的影响不明显;桥塔横向塔偏量大于顺桥向塔偏量;边墩、辅助墩和桥塔不同位置处支座反力分布规律存在显著差别;曲率半径大于950 m,主梁扭矩与弯矩峰值比小于5%,其内力分布趋近于同跨径直线斜拉桥。动力方面,随曲率半径减小,弯斜拉桥横弯振型减弱,纵漂和扭转振型增加,其各阶模态特征与直线斜拉桥明显不同。     

望东长江大桥超大悬臂混凝土塔柱关键技术研究

望东长江公路大桥桥塔为钻石型桥塔,塔高217m,下横梁与下塔柱结合部位采取圆弧过渡,为外挑7.15m的大悬臂结构,该大悬臂则承受着桥塔和斜拉索收集的主梁重量;中塔柱弯折点在下横梁上8.8m,亦为一竖直悬臂,为中塔柱的反弯点。2个大悬臂组成的空间悬臂构造成为了本桥钻石型桥塔的最关键受力部位,在大跨度斜拉桥索塔中此类型结构属首例。     

桥塔遮风效应对移动列车气动参数及行车安全的影响

为研究桥塔遮风效应对移动列车气动参数的影响，以沪通长江大桥这一钢桁梁斜拉桥为背景，基于移动列车模型试验装置，设计了缩尺比均为1：30的桁梁、桥塔和CRH3列车模型，依托XNJD-3风洞实验室进行了一系列试验。基于测试结果，分析列车通过桥塔区域时车速、风速以及合成风向角对列车气动参数的影响，并利用风-车-线-桥耦合振动模型分析了桥塔处气动参数突变对CRH3列车行车安全的影响。研究结果表明：桥塔遮风效应对移动列车影响显著，车辆气动参数在桥塔区域呈现突变的现象，升力系数和阻力系数经历了先减小后增大的过程，力矩系数则先增大后减小；风速越低，气动参数曲线在桥塔处的突变程度越大；气动参数曲线的突变宽度远大于桥塔自身的宽度，且车速越高突变宽度越大；合成风向角越小，列车气动参数在桥塔区域的变化越显著；列车离开桥塔区域时，桥塔尾流会造成升力系数和阻力系数局部增大；在考虑桥塔遮风效应的情况下，列车车体加速度在桥塔区域急剧增大，当列车远离桥塔区域时又逐渐减小；桥塔遮风效应会威胁列车的行车安全，未考虑桥塔遮风效应的分析结果是偏不安全的。     

常泰长江大桥主航道桥桥塔横向偏位及其控制方案研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1 176+490+142) m公铁两用双层桥面斜拉桥，下层桥面采用上游侧布置两线城际铁路、下游侧布置4车道一级公路的非对称布置，造成大桥横桥向恒载非对称。为研究该桥桥塔在横桥向非对称恒载下的横向偏位以及控制方法，采用MIDAS Civil软件建立主桥桁架有限元模型，分析了不对称恒载对桥塔的作用模式、桥塔横向偏位成因，研究增设体外预应力索和塔上锚点偏移2种桥塔横向偏位控制方案的可行性。结果表明：上塔柱可简化成悬臂梁受力模式，桥塔横向偏位主要受空间斜拉索的横桥向分力和竖向分力控制，横桥向分力起主要控制作用；增设体外预应力索可有效控制桥塔的横向偏位，可操作性强；通过偏移锚点能够改善桥塔的横向偏位情况，但需要综合考虑主梁和桥塔的线形和内力，且可移动的距离受限，综合考虑该桥最终采用设置体外预应力索方案。     

采用塔锚式架设法施工自锚式悬索桥可行性研究

针对自锚式悬索桥“先梁后缆”法施工影响交通和环境的问题，提出塔锚式架设法。该方法借助边跨加劲梁延长主缆力的传递路径，通过塔梁临时锚固装置将主缆水平力由边跨加劲梁临时传递至桥塔，实现中跨加劲梁的“先缆后梁”架设。为研究塔锚式架设法的可行性及桥塔的复杂受力行为，以某双塔三跨自锚式悬索桥为背景，采用MIDAS Civil软件建立全桥模型，同时建立桥塔ANSYS实体模型和桩基与桩周土体FLAC 3D有限差分模型，分析桥塔压弯耦合失效、塔柱变形失效、桥塔基础推移失效3种桥塔失效模式，并分析垂跨比、加劲梁自重、边中跨比、桥塔墩高对桥塔压弯耦合失效模式的影响。结果表明：在中跨加劲梁吊装过程中，桥塔关键截面内力均在允许承载能力范围内，3种失效模式下各项指标均满足规范要求，说明塔锚式架设法可行。桥塔压弯耦合失效模式下，随垂跨比的减小、加劲梁自重的增加，桥塔塔底截面和塔梁连接处截面内力轨迹均呈现增大趋势；随桥塔墩高的增加，桥塔塔底截面内力明显增大，而塔梁连接处截面内力几乎没有变化；边中跨比对桥塔关键截面的内力轨迹影响程度有限，可以忽略。建议塔锚式架设法主要应用于加劲梁自重较小(如钢箱梁、钢-混组合梁等)、...     

钢桥塔的构造设计研究

在缆索支承桥中,采用钢桥塔符合可持续工程和绿色工程的结构设计新理念,而钢桥塔在我国的应用十分有限,现行的各种桥梁规范中也没有关于钢桥塔的规定。本文针对钢桥塔的稳定构造设计、塔柱截面构造优化、钢桥塔和混凝土基础的连接构造、塔形构造选择等问题进行了分析研究,开展了钢桥塔的稳定性试验,提出了防止钢桥塔失稳的措施,研究了塔柱截面构造的合理设置,对常用的塔-基连接的构造型式进行了适用性分析,并对几种常见塔形的受力性能进行了对比分析,研究结果可为钢桥塔的构造设计提供参考。     

超宽混凝土斜拉桥塔梁交接区主梁受力性能分析及优化

在传统的分离式双箱混凝土斜拉桥基础上,将索平面布置在桥面非机动车道内侧,可减小横梁截面尺寸,大大减轻主梁自重,使得超宽混凝土斜拉桥在城市桥梁中得到进一步应用。桥塔穿越开孔箱型主梁的做法改变了主梁应力流的传递路径,通过建立三维空间实体模型,分析塔梁交接区关键部位空间应力状态,检验并优化主梁受力性能。研究表明:箱梁中腹板由"人"字型体系优化为从桥塔外侧微弯绕避,通过控制其斜向角度,加强横梁侧面抗弯能力,可解决主梁压应力流顺畅传递的问题。     

斜拱塔施工状态抗风性能试验研究

苏扬公路2号桥桥塔采用了先进的无支架安装技术,施工期间桥塔自重及施工荷载靠自身承受,安全系数较传统的支架工法有所降低,桥塔易受到风荷载的影响。为了保证桥塔在施工期间的安全,必须进行必要的桥塔施工状态抗风性能试验研究。在计算桥塔自立状态动力特性的基础上,进行了桥塔施工状态气动弹性模型风洞试验,为桥塔的施工提供了安全保障,对同类工程有重要的借鉴意义。     

滹沱河特大桥主桥设计关键技术

随着城市的高质量发展，人们越来越重视城市桥梁造型。斜拉桥作为一种跨越能力较大的桥型，在大跨径城市桥梁中占有重要地位。但传统斜拉桥的桥塔造型、拉索布置形式较为单一，作为城市重要景观节点，造型上略显不足。滹沱河特大桥主桥采用卷轴造型桥塔，拉索采用反拉的空间扭索面，打造较好的景观效果。然而结构创新也带来一些设计上的挑战，如结构体系选择、桥塔结构选型及内部截面设计、主梁设计、拉索选型、桥塔装饰结构设计等。文章以此桥为例，对主跨为40 m+150 m+150 m+40 m的独塔空间扭索面斜拉桥进行计算和分析，对结构体系、桥塔尺度及结构型式、主梁构造、拉索布置等关键技术进行了比较研究；同时为了更好地对桥塔及塔上装饰进行研究和设计，运用catia软件及犀牛软件进行BIM正向设计。以上研究成果及BIM技术运用可为本桥的初步设计及施工图设计提供依据，也可以为类似项目提供参考。     

重庆两江大桥天梭桥塔设计方案研究

塔、梁、索是斜拉桥结构重要组成部分,其中,桥塔更是彰显桥梁个性和特点的重要部位。针对普通桥塔形式的不足,通过对重庆两江大桥天梭桥塔设计方案的研究,提出适应于环境的新型桥塔设计方法。     

桥塔外形与风效应影响

设计斜拉桥桥塔的时候，常常需要采取一些空气动力学措施来防止风振，同时也可因此改善桥塔的外形。介绍了日本几座斜拉桥桥塔的设计与风效应的关系。     

悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应

为了探讨悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应问题,围绕顺桥向A字形布置混凝土桥塔(不同底部张开量)和顺桥向独柱形布置混凝土桥塔(不同塔柱截面)展开研究。利用有限元分析软件建立了2种类型桥塔的裸塔自立状态有限元模型,计算对比了桥塔刚度以及静风响应,同时采用时域分析方法计算桥塔的抖振响应,对比分析了在桥塔横向构造形式一定的前提下,不同类型方案对超高桥塔刚度和风致响应的影响。分析结果表明,顺桥向A字形桥塔的整体刚度较独柱形桥塔大;在顺桥向静风作用下,独柱形桥塔塔顶位移比A字形桥塔大得多;在顺桥向脉动风作用下,独柱形桥塔塔顶抖振位移响应的脉动程度远大于A字形桥塔。     

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔静气动力系数研究

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔塔高超过300 m,采用倒角矩形截面设计，风荷载效应突出。为对该桥塔气动性能进行精细分析，采用缩尺比为1∶100的分段刚性模型进行风洞测力试验，研究桥塔各段静气动力系数随风偏角的变化规律，并分析塔柱间的遮挡效应和横梁对静气动力系数的影响，结果表明，主塔上、中、下3段最大阻力系数为1.125,最大升力系数为1.329,塔柱间的遮挡效应在风偏角0°～20°时对阻力系数影响较大，横梁对塔柱升力系数和扭矩系数影响较大。研究成果对300 m级超高桥塔设计具有一定的参考意义。     

斜拉桥H形混凝土桥塔横桥向地震破坏模式研究

为研究斜拉桥不同方案的H形混凝土桥塔在横桥向地震作用下的破坏模式,以某双塔斜拉桥(桥塔采用H形钢筋混凝土塔)为背景,设计制作2个缩尺比为1/20的全桥模型(桥塔分别采用强柱弱梁和强梁弱柱方案)进行振动台试验,观测桥塔破坏过程,测量桥塔基本周期变化及桥塔加速度和位移响应。结果表明:随着地震激励强度的增强,强梁弱柱设计的桥塔经历弹性阶段、裂缝开展阶段、塔柱保护层混凝土剥落及塔柱混凝土压碎4个阶段,且桥塔破坏时塔顶残余位移较小;与强柱弱梁设计相比,强梁弱柱设计的桥塔可以更好地控制塑性发展位置,并充分发挥桥塔塔柱的非线性耗能能力,减小桥塔下部基础的抗震需求。     

多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

为研究双钢管-混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用,以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景,对双钢管-混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析.采用极限状态设计法检验桥塔的安全性,在中等强度地震波和超强地震波作用下,通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能.分析结果表明:隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载引起的主梁及桥塔弯矩;桥塔越高产生的位移和弯矩越小;塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大,在双线弹性连接条件下最小.双钢管-混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥,主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方式,桥塔的抗震性能最好.     

施工态下塔吊对钢桥塔涡激振动影响的风洞试验

施工中的钢桥塔,特别当桥塔主体工程完成,而主缆尚未架设时,易发生风致振动。为了研究施工状态下,塔吊对钢桥塔风致振动的影响,以某大跨度斜拉桥钢桥塔和塔吊组合体系为实际工程背景,采用风洞试验方法,在均匀流场中测试了裸塔状态下和桥塔与塔吊组合体系下各自的风致振动响应,并将两者的测试结果进行对比分析。研究结果表明:裸塔状态下的钢桥塔气弹模型在0°风向角下会出现较为明显的大幅顺桥向涡激振动现象,随着风速的增长,当风速达到47 m/s后,裸塔状态下的钢桥塔气弹模型会发生大幅的发散性驰振现象。另一方面,随着风向角度的增加,钢桥塔风致振动响应降低较为显著,没有发生较为明显的涡激振动和发散性驰振现象。在所有试验风向角工况下,钢桥塔和塔吊组合体系状态在均匀流场中的风致振动响应相比钢桥塔裸塔状态显著减小,并且未发生明显的涡激振动和驰振现象,这表明塔吊的存在会明显抑制钢桥塔的风致振动响应。今后在考虑施工态下风荷载对钢桥塔施工安全的影响时,不仅应考查裸塔状态钢桥塔的风致振动响应,还应考查钢桥塔和塔吊组合体系下的风致振动响应。本研究结论可为施工态下同类钢桥塔的风致施工安全提供一定的参考。     

大跨度斜拉桥桥塔施工期间风险评估与风险管理

对九江长江公路大桥桥塔施工全过程中可能影响施工质量、施工安全和施工进度的各种不利因素进行风险评估，并对其中桥塔建设期间爬模系统和桥塔自身抗风问题进行详细的风险分析，由此对各风险事态提出建设性的风险控制措施，编写了风险管理手册，结合风险评估报告整合形成整体的风险管理系统，指导具体的施工过程，研究成果在九江长江公路大桥桥塔施工过程中得到应用。     

被动调质阻尼器在黄山太平湖大桥上的应用

黄山太平湖大桥的第一振型表现为搭桥的横和弯曲振动，经计算在脉动风荷载作用下，塔顶将产生较大的振幅，本文对该桥桥塔顶部设置的调质阻尼减振器（被动ＴＭＤ）的振动控制进行了研究，结果表明，它对桥塔的振动有较大的抑制作用。     

斜拉桥曲线形钻石桥塔抗裂设计研究

为了减小斜拉桥曲线形钻石桥塔在施工阶段和运营阶段的拉应力,防止混凝土桥塔出现开裂病害,以主跨480m的宜宾盐坪坝长江大桥为例,开展桥塔抗裂设计技术研究。采用MIDAS Civil程序建立全桥空间有限元模型,计算桥塔在施工阶段和成桥运营状态下的内力,研究桥塔竖向预应力、斜拉索横向偏心布置、塔柱临时横撑及对拉、环向预应力等措施对桥塔应力的改善作用,以及桥塔混凝土掺加钢纤维对材料强度的提升效果。结果表明:曲线形钻石桥塔受力复杂,在塔柱受拉区设竖向预应力是有效的抗裂措施;斜拉索适当向曲线外侧横向偏心布置可减小塔柱横向弯矩;临时横撑及对拉既可减小施工期塔柱拉应力,又可改善塔柱成桥状态的应力;环向预应力为塔柱水平方向提供一定压应力储备;桥塔混凝土中掺加少量钢纤维对强度提升作用不大,可减小桥塔表面非受力裂缝。