山区超高三塔斜拉桥结构设计探讨

三塔斜拉桥结构体系刚度相对较弱,提高体系竖向刚度、控制拉索应力幅、满足索塔受力要求是三塔斜拉桥结构设计的关键。以建设中的山区超高三塔结合梁斜拉桥为背景,运用空间有限元方法进行全桥多方案对比,研究索塔刚度、塔-梁支承体系对山区超高三塔斜拉桥结构力学行为的影响。结果表明,加大中塔刚度是提高三塔斜拉桥结构整体刚度的理想方式;边塔刚度对三塔斜拉桥结构整体刚度的影响较小;中塔塔-梁铰接、边塔竖向支承的结构体系对减小活载作用下的主梁挠度及温度作用下的塔底弯矩效果均较明显。     

钢混组合结构斜拉桥抗震性能研究

为了对一座钢混组合结构斜拉桥在不同塔梁连接刚度下的抗震性能进行研究,利用通用有限元软件M IDAS CIVIL对该斜拉桥建立空间梁格体系模型,并利用反应谱法对其在不同塔梁连接刚度下的地震响应进行计算,得到该斜拉桥在地震力作用下的内力及位移响应,通过对计算结果的对比分析,最后确定该斜拉桥在塔梁部位的连接形式,为该桥设计及今后的工程应用提供参考。     

赤石大桥主桥超高墩桥塔结构优化及试验研究

赤石大桥主桥为(165+3×380+165)m四塔双索面斜拉桥,桥塔采用空间双曲线塔墩+A形塔柱的超高墩桥塔,塔底至桥面高度达182.2m。为确定该桥合理的结构体系和桥塔参数并验证超高墩桥塔结构的适用性,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析不同结构体系和不同塔柱分肢宽度、塔墩分肢高度下的结构响应,并制作1∶20塔墩节段模型进行静载试验,研究桥塔的受力性能。结果表明:赤石大桥主桥采用中塔处塔梁墩固结、边塔处塔墩固结并在墩顶设置支座的结构体系,塔墩分肢高度取60m,塔柱分肢宽度取16m时,受力状态最优;塔墩竖向应力沿高度方向呈"中间大、两端小"分布;塔墩开裂荷载为1.41倍设计荷载,结构满足承载能力要求;桥面附近B横梁处首先出现裂缝,建议增加预应力改善其受力状态。     

独塔非对称组合斜拉桥地震性能分析

目前工程设计中对常规斜拉桥的地震性能研究较为清晰,但对于独塔非对称组合斜拉桥的抗震特性分析较少。采用有限元分析软件MIDAS CIVIL,以独塔非对称组合斜拉桥曲池大桥为研究对象,利用反应谱法对不同塔梁连接刚度下结构的地震特性进行分析,得到了最适合曲池大桥的抗震结构体系,并研究了不同阻尼比常数条件下此斜拉桥的抗震性能,为类似的独塔非对称组合斜拉桥抗震设计提供参考。     

钢混组合结构斜拉桥抗震性能分析

对一座塔墩固结、塔梁分离式的半漂浮体系钢混组合结构斜拉桥进行了抗震性能分析,采用有限元SAP2000软件建立了主桥合理空间非线性动力模型,并计算了结构的动力特性;采用非线性时程方法进行主桥结构地震反应分析,并研究了钢混组合结构斜拉桥在两种设防水准地震输入下的抗震性能,为桥梁抗震设计提供一定的参考依据。     

独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应参数分析

为研究参数变化对独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应的影响,以某独塔钢桁梁单索面斜拉桥作为研究背景,使用MIDAS/Civil建立多个不同结构参数的模型,通过非线性时程分析的方法分析了斜拉索刚度变化、钢桁梁刚度变化、结构体系变换对独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应的影响。结果表明：斜拉索刚度和钢桁梁的刚度增大可以减小独塔钢桁梁单索面斜拉桥桥塔地震作用下的位移;斜拉索刚度变化独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震作用下的内力影响较小,但钢桁梁刚度变化对桥梁地震作用下内力的影响机理较为复杂,需要进一步研究;漂浮体系在地震作用下的位移大于其他3种体系,但地震作用下的内力明显小于其余3种体系。     

武汉二七长江大桥结构体系方案研究

为优化三塔结合梁斜拉桥的受力和变形状态,以武汉二七长江大桥主桥设计为依托,采用有限元软件SCDS,从拉索布置、塔梁支承方式、桥塔刚度、主梁形式的选择及混合梁结合面位置的确定5个方面对该桥结构方案进行研究、比选.研究结果表明:加大中塔刚度是改善结构整体刚度的理想方式;中塔塔、梁固结,边塔竖向支承体系优于其他塔、梁支承体系;在边塔竖向支承的前提下,中塔与梁部铰接比完全固结优越;桥塔处主梁竖向采用支座支承的方式较优;混合梁结合面应选择在该截面弯矩影响线与基线围成的面积尽可能小的地方.     

某跨铁路转体斜拉桥设计研究

不对称孔跨转体斜拉桥,同常规斜塔桥相比其施工控制过程较复杂、技术难度较大,需关注其结构支撑体系、下塔墩截面设计、穿塔段构造、转体系统等问题。文中以跨庐山站立交工程主桥99 m+244 m+110 m双塔单索面预应力混凝土斜拉桥为例,通过对结构体系、下塔墩截面形式、转体系统的对比分析和塔墩梁固接构造处的受力分析,选择塔墩梁固结体系、双薄壁下塔墩设计、钢绞线拽拉式转体系统,以及合适的塔墩梁固结段构造,主桥采用BIM正向设计。     

桩土结构相互作用及辅助墩对组合梁斜拉桥地震响应的影响

为探究桩土结构相互作用(SSI作用)和辅助墩对组合梁斜拉桥的地震响应规律,采用数值模拟和参数分析法研究不同计算工况和土层特性下组合梁斜拉桥的地震响应。结果表明,有辅助墩无桩基的各阶频率最高,因为考虑SSI作用后,结构刚度降低,且有辅助墩相对于无辅助墩,结构刚度提高;有辅助墩和考虑SSI作用可减小塔底弯矩,且在纵向+竖向地震下的斜拉索轴力大于横向+竖向地震下的斜拉索轴力;随着土层硬度增加,位移和内力响应有缓慢减小的趋势。     

地震中斜拉桥支座脱空现象及控制方法研究

为了探讨地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其对结构地震响应的影响,分析支座脱空的影响因素。根据一座独塔斜拉桥建立考虑支座脱空的全桥三维非线性有限元模型,以7条实际地震动作为地震输入,采用非线性时程方法研究地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其效应,探讨塔梁间纵向设置黏滞阻尼器和墩梁间竖向设置抗拉装置这2种方式对支座脱空的控制效果。结果表明:在纵向地震作用下,支座脱空后梁端产生了较大的竖向位移,当梁体与支座再次接触时会产生较大碰撞力;支座脱空对结构整体地震响应的影响不大,如墩底弯矩、塔柱弯矩、梁端纵向位移等受支座脱空的影响较小;竖向地震动对支座脱空影响明显,考虑竖向地震动后,在输入地震波地面加速度峰值PGA较小时可能产生支座脱空现象;对于背景工程,仅在塔梁纵向设置黏滞阻尼器不能达到支座脱空的控制目标;在墩梁竖向设置抗拉装置能满足要求,但抗拉装置的弹性刚度和拉力均较大;黏滞阻尼器和抗拉装置联合使用可以优化抗拉装置参数,满足支座脱空控制目标时对应的抗拉装置弹性刚度和拉力均大幅度减小。     

基于能量法的斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算

针对现有漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算中均忽略双向振动耦合效应影响的状况,采用Rayleigh能量法对这2种体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式进行了推导。首先,以斜拉桥在地震作用下纵向水平惯性力的传递路径为依据,分别建立了漂浮体系和塔梁铰接体系斜拉桥的简化计算模型;其次,考虑斜拉桥纵向1阶振型呈现出纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,基于假定的漂浮体系、塔梁铰接体系斜拉桥主梁和主塔的纵向、竖向位移振动方程,分别对2种体系斜拉桥斜拉索、主塔、主梁的变形能及动能进行了分析和计算;最后,根据能量守恒原理推导了漂浮体系斜拉桥和塔梁铰接体系斜拉桥的纵向1阶自振周期简化计算公式。选取5座已建斜拉桥利用有限元软件进行1阶纵向模态分析,将理论推导结果与有限元计算值进行了对比。结果表明:所提出的简化公式的计算结果与有限元计算值吻合良好,相对误差均小于15%,简化计算方法具有良好的稳定性,可用于斜拉桥纵向1阶自振周期的估算;将漂浮体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式与塔梁铰接体系斜拉桥纵向1阶自振周期简化计算公式配合使用,可为斜拉桥初步设计和方案比选提供参考。     

变截面椭圆形独塔斜拉桥塔-梁结合段模型试验研究

为了解某变截面椭圆形独塔斜拉桥的桥塔-主梁结合段的静力学性能,建立了塔-梁结合段1∶8缩尺试验模型,采用大型地震荷载模拟加载装置对缩尺模型进行了竖向偏心加载试验。通过模型试验与有限元模拟相结合,研究了塔-梁结合段钢板、塔内混凝土和PBL剪力键的应力分布以及受力情况。研究表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,该斜拉桥的塔-梁结合段处整体应力水平较低,混凝土竖向正应力约为11MPa,PBL剪力键的贯穿钢筋承受的最大弯曲应力为63MPa,钢板承受的最大压应力为227 MPa。研究成果揭示了该变截面椭圆形桥塔斜拉桥的塔-梁结合段在设计荷载作用下的静力学特性,为该类桥塔的设计提供了参考依据。     

外倾式矮塔斜拉桥墩塔设计实践

崇左市崇左大桥为一座(105+190+105)m=400m外倾式桥塔PC矮塔斜拉桥,墩塔轮廓呈双手托举造型。该桥受到通航及起终点标高限制,为实现桥梁景观造型,在结构设计上采用了塔墩梁固结体系、双肢实体桥墩、钢箱混凝土桥塔等关键技术。为探求墩塔的力学性能,运用Midas/Civil有限元软件建立了全桥的杆系模型,并采用Midas FEA有限元软件对塔墩梁结合部实体结构进行数值模拟。分析结果表明:桥梁结构选型合理、结构受力性能与经济指标良好。对外倾式桥塔斜拉桥墩塔结构进行了有益的探索。     

近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥的地震响应特征分析

以一座双塔双索面半飘浮体系大跨度斜拉桥为工程背景,计算分析了纵向+竖向和横向+竖向激励下近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动对大跨斜拉桥地震响应的影响.结果 表明:近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动作用下,大跨斜拉桥主塔和主梁的地震响应规律基本相同;近断层脉冲型地震动对大跨斜拉桥主塔和...     

矮塔斜拉桥塔墩梁固结段局部应力分析

以某矮塔斜拉桥塔墩梁固结区为研究对象,采用midas FEA大型有限元程序建立塔墩梁固结区实体模型,选取施工阶段及运营阶段的最不利工况,分析塔墩梁固结区空间应力情况。计算分析表明:塔墩梁固结区总体应力水平较为合理,但局部区域存在应力集中,设计中宜进行局部优化。     

库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能研究

为研究库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能,以跨径布置为140m+320m+140m的河惠莞高速公路枫树坝水库特大桥为工程背景,采用有限元软件建立其空间分析模型,根据Morison理论换算动水附加质量,计算了库区蓄水状态对结构动力特性的影响,并运用非线性时程分析法分析评估了桥梁结构在E2强震作用下的地震响应及抗震性能。结果表明:墩水耦合作用将导致库区桥梁结构振动周期延长。强震下,蓄水会造成主墩主塔地震内力和主梁纵向位移增大,在进行墩柱配筋和交界墩搭接长度设计时应进行考虑。研究结论可供库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震设计参考。     

对于大跨直立混凝土斜拉桥体系动力性能的分析

基于传统大跨混凝土索塔斜拉桥结构基础上,构建了相同几何尺寸的CFRP索RPC梁斜拉桥体系。采用MIDAS软件对两种桥梁结构进行了动力特性分析,研究结果表明:新模型中采用RPC主梁材料具有较高的比刚度和比强度性能,在保证模型竖弯振型对应频率在80%有效范围内前提下,提高了桥梁整体结构的竖向刚度和桥梁基频,延缓了主塔可能产生的侧弯振型,保证了RPC主梁CFRP拉索斜拉桥具备优良的动力性能,从而提高了地震作用下斜拉桥体系的变形性能和受力性能。     

常德沅江西大桥主桥抗震性能研究

常德沅江西大桥主桥为(132+264+132) m两塔三跨混凝土斜拉桥,该桥处于地震区,为了解地震作用对桥塔底面内力的影响,应用SAP2000软件建立有限元模型,采用非线性时程分析方法进行研究,并根据《公路桥梁抗震设计细则》对桥塔底面的承载能力进行了验算,结果表明:横向+竖向输入工况下的两塔塔底占主导作用弯矩大于纵向+竖向输入工况下的弯矩值,主桥桥塔底面的承载能力满足规范要求。     

埃塞俄比亚阿拜河特大桥设计与分析

阿拜河特大桥是埃塞俄比亚建设的第一座大跨径矮塔斜拉桥,桥梁跨径为(100+180+100)m,采用塔墩分离-塔梁固结的双索面结构体系,主梁为斜腹板预应力混凝土箱梁,该文从结构体系拟定、荷载作用效应、规范计算规定及材料用量指标等方面,基于AASHTO及CIP规范,进行分析计算,并与中国公路桥梁设计规范的相应结果进行对比,对于大型海外桥梁设计与建设具有一定的参考意义。     

混凝土折线塔斜拉桥抗震性能研究

为了清楚地了解混凝土折线塔斜拉桥的动力特性和地震响应,对一座混凝土折线塔斜拉桥的抗震性能进行研究。采用数值计算方法利用有限元软件MIDAS对直塔和折线塔斜拉桥的动力特性和地震响应进行计算。得出了两种塔型斜拉桥在不同结构体系情况下的动力特性和地震作用下的位移和内力。最后得出在地震荷载作用下两种结构体系的斜拉桥内力和位移均相差不大,并为设计和实际工程提供参考。