斜拉—自锚式悬索组合体系桥梁结构参数变化对活荷载效应影响分析

基于线性二阶理论和非线性理论对一座多塔斜拉—自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应进行对比分析,来了解斜拉—自锚式悬索组合体系桥梁受力特征,并确定合理的活载计算分析方法。在活荷载作用下,通过考虑不同的主梁刚度、桥塔刚度及主缆刚度等结构参数,来分析研究结构主要部件的控制截面受力情况。分析结果表明,采用线性二阶和非线性理论,主跨160m的斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应计算误差在5%以内;主梁抗弯刚度、主缆刚度的变化对结构受力性能影响较大,主梁轴向刚度、副塔轴向刚度及主塔轴向刚度的变化对结构受力性能影响较小。     

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)、...     

武汉二七长江大桥桥塔设计

介绍了武汉二七长江大桥桥塔设计,其主桥为2×616m三塔斜拉桥.设计采用在结构受力、经济和美观等方面均较佳的花瓶形桥塔.三塔外观造型一致且等高,均为206m,钢筋混凝土结构.根据总体受力的要求,中、边塔刚度不同,具体表现在顺桥向截面尺寸的差别较大.主塔结构：主塔塔柱根据位置的不同分别采用单箱单室至单箱双室截面;横梁和索锚区采用预应力混凝土结构,中塔下横梁顶面布置有支座垫石及纵向约束装置,边塔下横梁顶面则布置有支座垫石及有抗震作用的纵向液压阻尼装置.为确保主塔受力安全,按照施工步骤对主塔进行了整体计算和索锚区局部应力分析.经过检算,主塔均满足规范要求,并有一定的安全储备.     

福州淮安闽江大桥索塔锚固区设计与分析

斜拉桥索塔锚固区受力复杂,对全桥结构安全具有重大影响。结合斜拉桥混凝土桥塔工程实例,介绍了主塔锚固区的设计思路,采用有限元软件建立实体模型研究锚固区应力分布情况和受力特性。结果表明:设置环向预应力对主塔锚固区侧壁受力改善显著,锚固齿块应力集中明显,应适当加大齿块尺寸,加强锚下配筋和横向钢筋配置。     

超大跨度公铁两用斜拉桥结构体系研究

为了寻求超大跨度公铁两用斜拉桥结构受力最优的结构体系,以常泰长江大桥主跨1 176m公铁两用斜拉桥为工程背景,在设计中研究了常用结构体系在纵向风荷载、温度荷载、活载、制动力及地震等作用下的结构力学行为。针对超大跨度斜拉桥梁端位移大、桥塔弯矩大等主要问题,基于结构温度变形特征优化纵向荷载传力途径,提出了"温度自适应塔梁约束体系(TARS)"。该体系采用CFRP水平索连接桥塔和主梁上的温度不动点,主梁受到纵向约束的同时不会因温度变化产生较大的结构内力,可大幅降低梁端位移和塔底弯矩。与常用结构体系对比,TARS结构静、动力性能优越。     

钢筋混凝土葵花拱桥有限元分析

文章建立了一座钢筋混凝土葵花拱桥的空间计算模型,计算并分析了主腹拱的连接方式对葵花拱桥结构受力性能、变形性能及稳定性的影响,分析结果表明:在恒载作用下,主腹拱铰接时腹拱的结构受力较主腹拱刚接时有利,而主拱受其连接方式的影响较小;在活载作用下,主腹拱铰接时腹拱的结构受力较主腹拱刚接时有利,而主腹拱刚接时主拱的结构受力较主腹拱铰接时有利;无论是在恒载还是活载作用下,主腹拱刚接时结构的变形比较小;主腹拱无论是刚接还是铰接都不会产生失稳问题,且主腹拱刚接时稳定特征系数更高。     

V型双斜塔无背索斜拉桥地震响应分析

V型双斜塔斜拉桥是对常规无背索斜拉桥造型的突破,为研究其地震响应规律和特点,以六安市寿春西路桥——(108+70)m V型双斜塔双向倾斜的无背索斜拉桥为工程背景,利用MIDAS Civil建立其空间整体有限元模型,在动力特性分析的基础上利用时程分析法研究其地震响应规律。结果表明:该桥首阶振型为主塔纵向弯曲,主塔振动问题突出;地震作用下,主塔顺桥向、钢主梁竖向变形明显;内力峰值集中于主副墩底、主副桥塔与主梁固结位置及两者之间的主梁段;桥塔塔顶无拉索区域相当于支撑于斜拉索上的悬臂梁,除景观要求外该区域不宜过长;主、副桥塔与主梁形成的刚构体系于抗震不利,应采取合理的减震措施。     

双幅共塔肢斜拉桥施工期空间效应及耦合效应研究

为了研究双幅共塔肢斜拉桥施工期的空间效应及耦合效应,以跨径布置为(3×40+300+3×40)m的双幅共塔肢斜拉桥——埃及罗德法拉格轴线桥为工程背景进行分析,选用梁板模型建立大桥有限元模型,结合现场实测值,研究施工过程中主梁变形、桥塔偏位和斜拉索索力。结果表明:施工中外侧主纵梁变形和斜拉索索力均大于内侧,空间效应显著;外侧主纵梁承受更多荷载,需设额外的安装标高抛高量;施工时双幅桥相互影响,受力、变形高度耦合,一幅桥施工对另一幅桥内侧构件的影响量明显大于外侧;共塔肢斜拉桥的双幅桥施工时,建议保持同步性和对称性,以确保共用的内塔肢受力平衡。     

大跨度单主缆悬索桥体系转换过程受力分析

广西柳州市双拥大桥为主跨430m的双塔单主缆地锚式悬索桥,采用主缆架设和主梁顶推同步施工、分批张拉吊索的施工工艺。该桥具有单根主缆体系横向受力效应的特殊性,体系转换技术难度大,为了解单主缆体系在施工中各种状态下结构的力学响应,采用无应力状态法,利用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析体系转换过程中的吊索和主缆内力、主缆线形、桥塔偏位和主梁支反力等参数的变化规律。结果表明:吊索和主缆的安全系数均满足要求;主缆跨中矢高变化幅度达8.852m;桥塔塔顶偏位在±150mm以内,桥塔变形和受力均较为合理。二期恒载施工后,该桥成桥线形、内力状态与设计预期目标吻合较好,各项实测参数均满足设计和规范要求。     

双肢人字形独塔斜拉桥整体温度效应影响研究

为了造型新颖美观,一些市政桥梁设计采用了异形独塔斜拉桥设计,索塔形状设计上也别出心裁,如出现了桥塔纵向布置为"人字形"的异形独塔斜拉桥。为考察此类结构的受力特性,以某双肢人字形独塔斜拉桥为例,采用Midas有限元程序计算分析了在整体温度效应作用下,通过改变桥梁连接方式,对比分析了主梁、主塔与副塔结构的应力分布情况。分析结果表明:主塔、副塔固结或者竖向支撑主梁,结构整体温度效应产生的桥塔最大拉应力发生在在副塔塔底处,且均超过4 MPa;主塔固结,副塔与主梁分离的情况下,整体温度效应产生的应力较小,最大拉应力小于1MPa。即随着副塔塔梁处刚性连接的释放,主塔及主梁的整体温度应力也随之减少。因此,采用主塔与主梁固结,副塔与主梁完全分离的边界形式能有效地减小整体升温作用下桥塔的应力,是较为适宜的桥塔边界形式。     

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.     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

厦漳跨海大桥南汊主桥桥塔设计

厦漳跨海大桥南汊主桥为主跨300 m的双塔结合梁斜拉桥.对H形、钻石形、菱形和宝瓶形等塔形进行比选,最终确定该桥桥塔采用改进的H形钢筋混凝土桥塔(上塔柱竖直,中塔柱倾斜,下塔柱外侧面竖直、内侧面倾斜).桥塔塔柱采用矩形空心截面,在塔底设置高4.0m的实体段;钢锚梁采用开口箱形截面;塔柱横梁为全预应力混凝土结构,箱形截面;承台采用哑铃形截面;桥塔基础采用钻孔灌注桩群桩基础.为检验桥塔受力,对裸塔和全桥进行整体计算,并采用ANSYS和MIDAS分析桥塔关键部位局部受力.分析结果表明,桥塔各部位受力均满足规范要求,并有一定的安全储备.     

单塔自锚式悬索桥异形桥塔设计

为了表现九乔路单塔4跨自锚式悬索桥的艺术造型,提升城市区域景观,桥塔采用双耳瓷瓶轮廓异形结构。先从建筑和结构2方面阐述了该桥塔的设计,然后采用Midas Civil及Fea软件分别建立桥塔空间梁单元和实体单元有限元模型,对恒载、汽车荷载、温度梯度作用下的桥塔结构设计进行计算,并对2个有限元模型的计算结果进行对比分析。计算结果表明:1)桥塔截面尺寸合理,受力满足规范要求; 2)梁单元模型和实体单元模型整体计算结果比较一致,但在塔底等交接位置的局部应力计算结果相差较大,2种模型需要相互校核。     

斜拉桥主塔竖转结构受力特征分析

为研究斜拉桥主塔“卧拼竖转”工艺对结构受力的影响，通过有限元全过程仿真分析，对竖转结构的应力、索力、变形及稳定性进行计算。结果表明，竖转过程中，结构最不利受力状态为主塔刚脱离胎架阶段，此状态下结构应力、索力及变形较大，结构稳定安全系数较小，施工过程中应加强对此阶段的结构监控。     

变截面椭圆形主塔节段模型试验研究

基于某变截面椭圆形独塔斜拉桥钢-混凝土组合桥塔节段,建立了桥塔节段1:8缩尺比例模型,采用大型静力加载装置对模型进行了加载试验。结合ANSYS有限元分析,研究了桥塔外包钢板和塔内混凝土的受力情况。研究结果表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,桥塔外包钢板和塔内混凝土均处于弹性受力阶段;桥塔外包钢板承受的最大压应力发生在主塔长轴与主梁交接位置,其值约为210 MPa;塔内混凝土承受的实际最大压应力约为18 MPa。研究成果揭示了椭圆形钢-混凝土组合桥塔在正常运营状态下的力学性能,为该类桥塔的设计、建造提供了理论依据。     

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。     

门楼式主副塔混凝土横向连接关键受力性能分析与优化

悬索桥牌坊门楼式索塔的主副塔连接横梁通常不作为主受力构件,但是施工方法的不同会导致主副塔之间由于竖向力差异引起相对位移,并且随着徐变和温度长期荷载作用下连接横梁会出现开裂等问题。而这一问题在设计上往往被忽视。综合分析上下连接横梁的受力性能,并结合不同的施工方案,评价连接时机对其受力性能的影响及对桥塔横向稳定性的影响。通过空间杆系有限元模型和三维实体模型作为主要分析手段,分析不同荷载对连接横梁受力性能的影响,包括横梁应力、裂缝及施工过程中的稳定性,并对连接横梁的构造尺寸进行优化分析,为同类设计提供参考。     

不对称独塔叠合梁斜拉桥塔梁同步施工可行性与影响因素分析

以贵州省铜仁市凯峡河特大桥为工程背景,运用有限元软件建立数值模型,分别计算塔梁同步施工和先塔后梁施工方式下成桥索力、成桥预拱度、主塔根部压应力等关键参数,结果表明,两者计算结果吻合较好,该桥采用塔梁同步施工工艺可行;分析桥塔顺桥向温差、桥塔两侧不平衡荷载对塔梁同步施工状态下桥塔偏位的影响,结果表明,顺桥向温差为20℃时...     

双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值

为了明确双缆多塔悬索桥主缆垂跨比的合理取值,为结构设计提供依据,以主缆与中塔鞍座的抗滑安全系数和加劲梁挠度为控制指标,拟定满足主缆抗滑及结构变形要求的三塔两跨悬索桥设计参数,建立双缆及传统多塔悬索桥有限元模型,分析双缆体系主缆垂跨比对结构变形、主缆抗滑稳定性及主缆用钢量的影响。结果表明:双缆体系的结构刚度主要取决于主缆垂跨比而非中塔刚度,结构变形随着上缆垂度的减小和下缆垂度的增大而减小;主缆抗滑安全系数随着桥塔刚度的增大而减小,随着下缆垂度的增大而减小;上缆垂度对抗滑安全系数的影响与桥塔刚度有关,桥塔刚度较小时,主缆抗滑安全系数随着上缆垂跨比的增大而增大,桥塔刚度较大并且下缆垂跨比较小时,随着上缆垂跨比的增大,主缆抗滑安全系数先增大后减小;与传统悬索桥体系相比,双缆多塔悬索桥加劲梁变形和主缆抗滑稳定性受桥塔刚度的影响较小,桥塔刚度的可行性范围远大于传统多跨悬索桥。双缆体系悬索桥主缆用钢量与传统体系用钢量基本一致,主缆用钢量随着上、下缆垂度的增大而减小;下缆垂跨比适宜取值为1/8～1/6,上缆垂跨比适宜取值为1/14～1/11,当桥塔刚度较小时,应增大上下缆垂度差值。