地震动输入方向对铁路部分斜拉桥地震响应的影响

为研究竖向地震动分量对部分斜拉桥地震响应的影响及最不利地震动输入方向,以某跨度为(144+288+144)m的铁路部分斜拉桥为背景进行分析。采用MIDAS Civil建立全桥弹塑性有限元模型,采用Clough模型模拟塑性铰,由非线性动态时程法分析竖向地震动及水平地震动输入方向对部分斜拉桥弹塑性地震响应的影响。结果表明:考虑竖向地震动后桥墩屈服时刻提前;墩顶最大位移增大,墩底弯矩减小、轴力增大。三向地震动Ex+Ey+Ez和0.3Ex+0.3Ey+Ez两组合工况下,地震动最不利水平输入方向均为140°;El-Centro波作用时,两组合工况的最不利方向下,9号、10号墩福州和平潭两侧墩身的非线性位移延性比均增大,最大值达到3.38,不利于延性抗震。地震反应分析应当考虑竖向地震动、水平地震波最不利输入方向的影响。     

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。     

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。     

平塘特大桥主桥抗震性能研究

平塘特大桥主桥为(249.5+550+550+249.5)m三塔双索面钢-混叠合梁斜拉桥。15号塔(边塔)、16号塔(中塔)、17号塔(边塔)分别高320,328,298m。该桥位于山区,桥址处为地震区,为了解地震作用对桥塔内力和桥塔、主梁位移的影响,采用SAP2000软件建立有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震反应分析,并分析塔高差异对抗震性能的影响。结果表明:在地震作用下,中塔的塔底弯矩和塔顶位移大于边塔的塔底弯矩和塔顶位移;对于2座边塔,较高的15号塔的塔底弯矩及塔顶位移更大;主梁的纵向振动与横向振动基本不耦合,相对于纵向地震,主梁的竖向位移受横向地震的影响更大;2种方法的计算结果接近,但非线性时程分析考虑了支座的非线性,建议采用时程分析结果作为抗震设计的依据。     

青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术

青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用七跨连续全飘浮体系。结合主桥大跨、超宽、重载以及下塔柱短的技术特点,主桥桥塔采用无下横梁的A形桥塔,通过设置于桥塔中心处的0号斜拉索为主梁提供桥塔处竖向支撑。根据桥塔的结构形式及受力特点,将桥塔上横梁设置于桥面以上塔柱中点位置处,塔顶结合段总高设置为20m。根据主桥斜拉索索力及角度变化范围大等特点,设置3种不同的斜拉索锚固方式,采用变高的钢锚梁设计(取消了滑动侧四氟滑板的设置)。为精确分析桥塔受力特点,建立全桥三维模型,对桥塔施工及运营阶段进行有限元分析,并对塔顶结合段、斜拉索锚固区及钢锚梁进行实体有限元局部分析,结果表明桥塔的强度及刚度均满足规范要求。     

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.     

南京长江五桥主桥结构非线性稳定性研究

南京长江五桥主桥为主跨600m的三塔组合梁斜拉桥,半飘浮体系。为研究该桥在施工和运营阶段的极限承载能力,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,考虑几何与材料非线性,计算施工全过程及主要运营阶段各工况下结构的非线性稳定系数,评估主要构件的承载能力,并探讨桥塔钢壳与斜拉索破断对结构非线性稳定性的影响。结果表明:施工阶段及运营阶段,该桥的整体非线性稳定系数均大于临界值2.0,结构的稳定性能满足要求;三大受力构件中,主梁的承载能力最强,桥塔次之,斜拉索的承载能力相对最弱;桥塔钢壳对提升结构整体稳定性能具有不可忽略的作用;与考虑斜拉索破断时相比,不考虑斜拉索破断时结构的非线性稳定系数显著提高。     

独塔四索面空间异型斜拉桥的施工监控计算

宁波外滩大桥主桥采用独塔四索面空间异型斜拉桥结构,跨径布置为(225+82+30)m。为确保该桥施工安全,通过对结构受力模式的分析,明确了前塔柱竖拼竖转法施工、桥塔的弯矩、后锚点的安全及主梁行车舒适性是控制的重点。采用MIDAS Civil仿真该桥施工全过程,计算结果表明,该桥桥塔、主梁、斜拉索及后锚点在整个施工过程中均满足规范要求,且均存在一定的安全储备。通过监控参数对主梁竖向变形幅度的敏感性分析,确定施工监控时以控制斜拉索索力为主的原则。     

马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥拱形塔线形控制关键技术

马鞍山长江公路大桥右汊主桥为(38+82+2×260+82+38)m的三塔六跨双索面半飘浮体系斜拉桥.桥塔为椭圆形曲线、圆曲线和悬链线3种线形组合而成的钢筋混凝土拱形塔.通过对常规工艺的比选论证,采用爬模架体+可调节螺杆+龙骨+面板体系的可调曲率模板系统施工桥塔;为增加劲性骨架刚度,将骨架的四角做成桁架结构;设置水平横撑确保施工过程中桥塔的竖向刚度,并对曲面模板平顺度、接缝错台、倒角线形、拱形塔合龙段等进行重点控制,确保拱形塔线形满足要求.     

吉林市雾凇大桥混凝土自锚式悬索桥设计

吉林市雾凇大桥主桥为(35+68+150+68+35)m五跨连续混凝土自锚式悬索桥,综述该桥主桥设计与计算。该桥塔梁间设置横、竖向支座和纵向阻尼器;加劲梁采用单箱三室混凝土截面,标准段梁高2.5 m,在边跨锚固段渐变至6.5 m;桥塔采用门形框架混凝土结构,高54 m,塔身及横梁均采用矩形空心截面;桥塔墩下部采用分离式承台,单个承台布置9根2.0 m钻孔灌注桩;主缆采用5.1 mm镀锌高强钢丝,吊索采用7.0 mm低松弛镀锌高强平行钢丝。设计时采用有限元软件MIDAS Civil 2006、悬索桥非线性分析软件BNLAS及SCDS平面程序对该桥进行了计算分析,结果表明该桥的各项检算均满足规范要求。     

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。     

长门特大桥主桥塔梁墩固结区模型试验研究

长门特大桥主桥为主跨550m的双塔双索面混合梁斜拉桥,采用塔梁墩固结体系。为分析该桥塔梁墩固结区的受力特性,设计制作缩尺比1∶5的塔梁墩固结区模型进行试验,研究塔梁墩固结区在使用阶段的应力、位移和抗裂安全性。结果表明:在设计荷载作用下,塔梁墩固结区各关键截面应力均满足规范要求,混凝土主梁和下横梁的竖向位移较小,结构安全且具有足够的抗弯和抗剪刚度;试验测得的固结区主梁混凝土开裂弯矩远大于设计荷载作用下最大弯矩,混凝土主梁具有较大的抗裂安全性和安全储备。     

混凝土折线塔斜拉桥成桥索力确定的研究

沈阳市富民桥主桥是一座89 m+242 m+89 m的混凝土折线塔斜拉桥,为确定合理的成桥索力,采用最小弯曲能量法并结合假载法和内力平衡法进行计算分析。根据静力平衡条件得到主梁初始断面尺寸;利用最小弯曲能量法得到主梁和桥塔弯矩较小、索力基本均匀的成桥恒载合理状态;利用假载法进行验算,以保证各控制断面在最不利荷载组合时的弯矩值在规范允许范围内。研究表明,折线塔斜拉桥成桥索力确定可采用与直线塔相同的方法;索力距离桥塔由近至远呈现由大到小、再由小至大的分布规律,中跨索力大于边跨索力;两塔相应位置索力大小不同。     

拉萨柳东大桥的工程设计特色

柳东大桥上跨拉萨河,为连接拉萨市东嘎新区与柳梧新区的控制性工程。大桥共计3座主桥,分别跨越三处河槽,东主桥及西主桥均采用70m+120m+70m部分斜拉桥,中央主桥采用2×60m部分斜拉桥。结合拉萨地域文化特色,3个主桥均采用外形优美的圆环形桥塔结构,较为完美地表达了"圣城日光"景观主题,与拉萨城区低碳生态环境相融合,较好地展现了西藏人文、地理特色。圆环形桥塔空间结构受力复杂,桥梁设计者采用多种有限元模型对异形桥塔结进行精确模拟分析,确保其受力可靠。     

斜拉桥异型拱塔施工临时横撑方案比选

南宁青山大桥主桥为主跨430m的双塔混合梁斜拉桥,桥塔采用钢筋混凝土异型拱结构,塔柱采用全自动液压爬模施工,施工中沿塔柱高度方向布置了5道临时横撑。为有效控制施工过程中桥塔的变形和应力,提出4种(3种水平横撑和1种"横撑+斜撑")临时横撑方案,采用ANSYS软件建立桥塔的空间有限元模型,模拟桥塔施工全过程,分析临时横撑和塔柱的位移和应力。结果表明:"横撑+斜撑"方案的临时横撑横向和竖向位移最小,受到的应力水平最低,最能有效控制桥塔的应力和变形。因此,采用"横撑+斜撑"方案。分析该方案下横撑对桥塔的位移和空间受力影响可知:塔柱的压、拉应力分别控制在10.0 MPa和0.7 MPa内;桥塔横桥向最大位移为7.8mm,倾斜度约为1/17 600,均满足施工要求。     

甬江左线特大桥桥塔施工过程模拟分析

甬江左线特大桥主桥为主跨468m的双塔双索面钢-混混合梁铁路斜拉桥,桥塔高177.91m,桥面以上采用倒Y形,桥面以下内缩为钻石形。桥塔采用全自动液压爬模施工,下横梁采用支架现浇法施工,在工序上采用"先塔后梁"的异步施工技术。为控制桥塔施工过程应力和变形,确保施工过程安全、可靠,采用MIDAS Civil 2010软件建立桥塔有限元模型,对桥塔施工全过程进行模拟分析。结果表明:在桥塔施工过程中,下塔柱和中塔柱根部应力均满足施工要求;桥塔最大横向累计位移24mm,最大竖向累计位移29.7mm,说明主动横撑有效改善了塔身应力和线形。实际施工中桥塔横向位移偏差控制在2cm范围内。     

宝鸡联盟路渭河大桥主桥设计

宝鸡联盟路渭河大桥主桥为(50+95+200+95+50)m的自锚式悬索桥,半飘浮约束体系。桥面总宽29m,人行道置于吊索外侧。主缆为空间线形,由19股61Φ5.1mm预制平行高强钢丝索股组成,抗拉强度1 770MPa。吊索采用预制平行钢丝束,单根吊索由151Φ5mm镀锌高强钢丝组成,抗拉强度1 670MPa。吊索与主缆采用销接式连接。主梁为混合梁,加劲梁采用钢边主梁,锚梁采用预应力混凝土梁。桥塔为有上、下横梁的框架式混凝土结构,外观装饰为哥特式欧式风格。桥址处地震烈度高,边墩和锚墩位置设置双曲面摩擦摆减隔震支座,桥塔位置设置纵向粘滞阻尼器。主桥采用"先梁后缆"的施工顺序,加劲梁采用滑移法施工。主索鞍采用预偏技术施工,有效控制桥塔弯矩,保证结构安全。     

容桂大桥桥塔横桥向厚度拟定及横向受力安全性研究

容桂大桥主桥为主跨254 m的独塔单索面混合梁斜拉桥,由于在拟定结构尺寸阶段采用第二类稳定方法计算桥塔横向受力费时费力,提出采用几何非线性分析方法计算结构的P-△效应、采用结构刚度整体折减50%的方式近似等效材料非线性影响的简化方法来计算横向风作用下桥塔的偏心弯矩,以拟定合理的桥塔横桥向厚度及配筋.为验证该方法拟定的结...     

重庆水土嘉陵江大桥桥塔结构设计

重庆水土嘉陵江大桥为主跨388m高低塔双索面叠合梁斜拉桥,桥塔采用双柱式"方尖碑"造型,截面采用不规则多边形结构形式,仅在桥面处设置一道横梁。通过调整两塔肢间距及截面壁厚,减小恒载以及汽车荷载形成的竖向分力对桥塔产生的偏心弯矩;设置锚拉板,解决索塔锚固区环向预应力束布置困难的问题。对整个桥塔及索塔锚固区结构进行分析,结果表明桥塔截面的应力,强度均满足规范要求。     

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.