地锚式悬索桥主索鞍顶推控制研究及实例分析

在地锚式悬索桥主梁吊装过程中,主索鞍顶推是保障主塔结构受力安全的重要手段,普遍采用倒拆分析法或结构简化过度的正装分析法分析地锚式悬索桥主索鞍顶推过程。区别于以上方法,文中基于有限元软件MIDAS/Civil,提出一种能正装分析地锚式悬索桥主索鞍顶推的方法,结合太洪长江大桥,探究地锚式悬索桥主索鞍顶推规律。结果表明,在主梁吊装初期,塔顶纵桥向偏位变化大,主索鞍顶推频繁;主索鞍顶推的实质是通过改变各跨的长度来调整塔顶受到的主缆水平不平衡分力的方向;合理成桥时,主塔只承受主缆竖向分力,塔顶纵桥向偏位为零。     

坭洲水道悬索桥加劲梁吊装过程研究

坭洲水道桥主跨1688米,是目前世界上跨度最大的双塔两跨非对称非对称悬索桥。加劲梁吊装是其重要的施工工序,为保障施工安全,优化加劲梁吊装过程。基于桥梁非线性分析软件BNLAS,研究了从跨中向桥塔对称吊装和从桥塔向跨中对称吊装两种经典吊装方案对坭洲水道桥主缆线形、加劲梁线形、开口角、主索鞍预偏及顶推时机的影响。研究结果表明在2种吊装方案中:(1)中跨1/4分点处均先上升后下降,而跨中的竖向变位方向相反;(2)已吊装梁段均呈先下凹后上凸线形;(3)均是先吊装梁段间开口角较大,后吊装梁段间开口角较小,梁段开口方式以加劲梁底板分开为主。相比之下,由于边跨的约束作用,从桥塔向跨中对称吊装方案中,梁段开口角较小;(4)在2种吊装方案中,均是吊装跨中附近梁段时引起较大的主缆水平力和塔偏,从跨中向桥塔吊装,初次顶推发生较早,顶推次数略多。     

悬索桥施工期间主索鞍顶推优化方案研究

悬索桥在主梁安装施工过程中,中、边跨主缆力持续变化,导致主索鞍需要频繁顶推调整位置,主索鞍顶推方案的优化是悬索桥主梁架设技术微革新的重要内容之一。该文以某跨长江悬索桥为工程背景,以索塔容许偏位作为控制参数,通过比较分析主索鞍不同顶推方案的差异,在容许偏位范围内确定了最优化的主索鞍顶推时机和顶推量,减少了主索鞍顶推对施工的影响,同时确保了施工过程中索塔的安全性和稳定性。     

自锚式悬索桥先斜拉后悬索的体系转换模拟

针对大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出了"先斜拉,后悬索"无支架法的总体施工方案,即先形成临时斜拉桥,再进行斜拉桥向悬索桥的体系转换。以600 m超大跨度的鹅公岩自锚式悬索桥为分析案例,采用无应力状态控制法实现了两种独立缆索支撑体系——临时斜拉桥和自锚式悬索桥共存。通过体系转换方案比选出推荐方案,表明临时斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可降低主缆与主梁的高差,从而减少了吊索张拉次数和接长杆长度,体系转换方案得以优化。经ANSYS有限元模拟由斜拉桥向悬索桥的体系转换过程,其结果与设计预期目标吻合较好,给出了该方案实施下主缆、主梁、临时钢塔、主塔、吊索和斜拉索在各施工步骤下的反应,并得到以下结论:(1)"先斜拉,后悬索"的总体施工方案可解决大跨度自锚式悬索桥无法使用支架法的施工问题;(2)通过调整体系转换前的主梁线形,可大幅度降低体系转换难度;(3)对于几何非线性显著的斜拉桥向悬索桥体系转换过程中,吊索张拉方案、斜拉索力调整和拆除时机顺序等问题的确定至关重要。     

大跨度悬索桥行波效应影响分析

为研究行波效应对大跨度悬索桥抗震性能的影响,本文结合某实际工程,通过利用有限元软件,采用3条不同特征周期的地震波进行验算,探讨了在不同特征周期、不同传播速度的地震作用下,大跨度悬索桥各关键部位的受力行为。结果表明:一致输入时,特征周期越长,主塔塔顶位移、塔底轴力、主梁纵向位移、主缆的轴力越大;考虑行波效应,主梁弯矩明显增大,塔顶位移、塔底内力、主缆轴力可能增大也可能减小,与频谱特性和波速有关。     

马鞍山大桥三塔悬索桥塔梁固结体系钢箱梁施工关键技术

特大跨径三塔悬索桥首次运用塔梁固结体系,即钢箱梁在中塔位置设计为塔梁固结结构,体系转换施工时存在钢箱梁弯曲应力及扭转剪应力较大、中塔顶主缆的不平衡水平力较大的情况。为了解决上述问题,优化钢箱梁吊装及合龙顺序对整体结构受力的影响、索鞍顶推对塔柱的影响,明确塔梁固结前后施工流程、全过程线形监控措施等,结合马鞍山长江公路大桥左汊三塔悬索桥塔梁固结施工实践,对钢箱梁施工进行了详细的介绍说明,并总结出各施工工序的精细化措施,保证了大桥钢箱梁的顺利合龙和桥面线形的平顺性要求。     

泰州长江大桥钢箱梁吊装施工关键技术

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式。其主梁吊装施工难度大大增加,特别是合龙段的施工,没有成熟经验可循。该文结合国内外首座千米级三塔悬索桥——泰州长江公路大桥上部结构钢箱梁吊装施工,详细介绍了钢箱梁吊装施工的关键控制点及合龙段施工方案的确定,可为大跨三塔悬索桥钢箱梁吊装施工提供参考。     

从影响线角度研究3塔悬索桥力学行为

以泰州长江大桥为原型,建立相应2塔、3塔漂浮和3塔约束悬索桥空间有限元模型,研究各关键效应的影响线特征及汽车效应包络,得到如下结论:主缆抗滑、中塔受力、主梁挠跨比、梁端水平位移等在2塔悬索桥中不会引起很多关注的因素,对3塔悬索桥却成为控制指标,且由汽车作用控制;缺乏边缆的有效约束引起中塔顶水平位移增大,是导致其他效应大幅增加的原因;当一个主跨全部或部分加载,另一个主跨空载时,4个控制因素最不利,但发生的概率极低;抓住规范限制挠跨比的本质和3塔2跨悬索桥变形特点,可将其挠跨比限制放宽至1/220,行车平顺仍有充足保障;汽车与恒载应力叠加后,绝大多数运营状况下,中塔都处于受压应力状态,疲劳问题不突出。     

长边跨高墩大跨连续刚构桥施工方案比较

多跨连续刚构桥属高次超静定结构,施工至成桥需经历复杂的体系转换过程,施工过程显著影响成桥后的线形与受力状态。某山区连续刚构桥长边跨现浇段施工时,由于墩高及地形限制无法采用落地支架和长悬臂托架施工,为减小边跨现浇段长度,提出增设不对称悬浇段的非对称施工方法。以该桥为背景建立有限元仿真模型,分析3种不同施工方案对施工过程及成桥后结构应力与变形的影响,探讨高墩大跨度连续刚构桥的合理施工方案。研究表明:3个施工方案施工和运营阶段应力与变形均满足规范要求;边跨增设非对称悬浇段时,对成桥应力影响较小,主梁下缘压应力储备增加,上缘压应力储备略有减小;增设非对称悬浇段会导致边跨跨中长期挠度增大,但通过合理设置预拱度,不影响成桥线形实现;先边跨、再中跨的合龙顺序有利于减小边跨跨中长期下挠;非对称施工时最大悬臂状态第一类稳定系数较原设计略小,但安全储备仍较高。     

坦桑尼亚坦桑蓝跨海大桥主桥合龙顺序研究

坦桑尼亚坦桑蓝跨海大桥主桥为(85+4×125+85) m五塔六跨矮塔斜拉桥,主梁为鱼腹式预应力混凝土等高箱梁,采用普通挂篮悬浇施工,设6个合龙口。为选择边跨、次边跨和中跨合理的合龙顺序,采用MIDAS Civil软件建立主桥不同合龙顺序有限元模型,分析合龙顺序对主梁恒载预拱度、应力、合龙阶段位移以及成桥索力的影响。结果表明：合龙顺序对主梁恒载预拱度影响较大,对主梁合龙阶段位移有一定影响,但对主梁应力、成桥索力影响较小,先边跨再次边跨最后中跨合龙的顺序为该桥最优合龙顺序。最终该桥采用了先边跨再次边跨最后中跨的顺序合龙,施工和成桥阶段全桥线形控制良好,结构受力安全。     

独塔非对称自锚式悬索桥合理约束体系研究

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区逐渐传递到主跨加劲梁,竖向分力则主要通过边跨自重平衡。在静力情况下,主梁为超静定体系;在动力情况下,通常为全漂浮或者半漂浮体系来达到减隔震目的。这样就会造成主梁约束转变的情况,这个问题在独塔非对称自锚式悬索桥中尤为凸显。本文以太原市通达街跨汾河的四跨独塔非对称自锚式悬索桥为背景工程,建立全桥有限元模型,分析了全桥在静力及动力情况下不同约束体系对全桥受力的影响,为今后同类型结构设计提供依据。     

水中大跨度两塔连跨钢桁加劲梁悬索桥主梁施工技术

钢结构加劲梁悬索桥是近现代发展起来的一种具有划时代意义的桥型,其具有跨越能力强、结构受力合理、材料发挥充分等显著特点,使其成为20世纪以来应用最广泛的桥梁结构形式之一。而对于悬索桥的施工,主梁施工是极为重要关键的工序,以大连星海湾大桥为例,介绍水中大跨度两塔连跨钢结构加劲梁悬索桥主梁施工技术,以便为今后类似桥梁施工提供借鉴。     

新建安九铁路鳊鱼洲长江大桥主航道桥设计方案研究

新建安庆至九江铁路鳊鱼洲长江大桥采用两线350km/h高铁及两线客货共线Ⅰ级标准,主航道桥主跨为672m。四线铁路桥常见桥型有悬索桥和斜拉桥,鳊鱼洲属于行洪区,不宜设置体量较大的锚碇,因此不采用悬索桥方案。对斜拉桥方案进行了研究。国内外大跨度公铁两用斜拉桥主梁以桁式主梁居多;该桥为单建铁路,边跨在陆地及洲上,如采用钢桁梁斜拉桥,经济性较差,而且景观效果与周围环境不协调。在钢箱混合梁斜拉桥方案中,通过设置跨度较小的混凝土边跨、增加钢箱梁部分恒载、主跨跨中区段设置交叉索等措施,弥补了钢箱梁刚度小的缺点,最终选定(2×50+224+672+174+3×50)m钢箱混合梁交叉索斜拉桥为推荐方案。     

大跨索承桥梁的构造细节方略

给出了大跨索承桥（指悬索桥和斜拉桥）构造细节的设计处理方案。建议了一些结构连接的不同处理方法，如斜拉索与塔、梁的锚固，悬索桥主缆与塔顶的连接，并在技术上作了讨论。说明了对所讨论的各连接类型中各构件的内力分布及结构行为。最后，为优化构造细节的设计，就连接构件的材料选择及构造处理提出了一些建议。     

三塔悬索桥混凝土边塔塔顶位移控制分析

采用通用有限元分析软件ANSYS和悬索桥结构空间分析软件BNLAS分别建立有限元空间模型,分析了某三塔悬索桥上部结构施工过程中的边塔塔顶纵向抗推刚度和允许位移,为三塔悬索桥边塔施工监控提供了计算依据。     

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。     

悬索桥塔抗风可靠性设计方法

根据随机振动的跨阈理论和悬索桥塔的结构特点及风振特性，提出大跨度悬索桥在设计基准期内塔抗内可靠性设计的一种实用方法，并以三跨悬索桥算例，作为该方法的例证和示范。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

西藏通麦空间缆地锚式悬索桥主缆和钢桁梁施工技术

通麦大桥为中国国内首座单跨空间缆地锚式悬索桥。该桥主缆索股采用轨道式牵引系统,成功地完成了空间主缆的安装;空间吊杆采用磁座电子测倾仪,缩短了测量时间,提高了测量精度;钢桁加劲梁通过优化吊装顺序和优化缆索吊装系统布置,提高了钢桁梁的安装速度、减少了临时铰。     

三塔空间缆自锚式悬索桥体系转换研究

以目前国内外最大跨度的三塔空间缆自锚式悬索桥——济南凤凰路黄河大桥为研究背景,从传统两塔自锚式悬索桥体系转换特点进行分析,明确三塔自锚式悬索桥的两类吊索张拉方案(即先边后中和边中共进),且两类方案中跨吊索张拉起始位置只能从两塔往跨中推进,不宜从跨中往两塔方向进行。在此基础上,对吊索张拉方式以及空间缆的横向连接方式进行了比选探讨与计算分析,确立了"边中共进"方案1和"先边后中"方案3两种可行的典型方案,并对两种方案下各种参数进行对比分析,最终选择"先边后中"方案3为最佳体系转换方案。