自锚式斜拉—悬索协作体系桥的合理成桥状态分析

合理成桥状态是自锚式斜拉—悬索协作体系设计中的关键问题。根据其结构特点,基于Midas Civil专业软件平台,以一座即将建设的斜拉-悬索协作体系——宁波常洪大桥为例,利用主梁和主塔弯矩最小、线形最佳的原则,探讨了一种三步骤迭代分析法:首先采用分段弹性悬链线法确定悬索大缆的初始线形及内力,然后耦合斜拉桥结构部分,采用弯曲能量最小法确定斜拉索的初始内力,最后采用优化迭代的方法微调斜拉索和主缆内力以获取协作体系的合理成桥状态。实际工程应用分析结果表明,常洪大桥成桥状态的斜拉索内力分布合理;主梁和桥塔的弯矩应力较小,塔梁基本处于轴压状态;斜—吊混合区主梁弯矩变化平缓;主梁线形平顺;协作体系中跨主梁的弯矩及变形受斜拉索和主缆内力的影响较为敏感。     

随机车流荷载作用下斜拉——悬索协作体系桥的拉索疲劳响应分析

以一座自锚式斜拉——悬索协作体系桥的设计方案为研究背景,基于蒙特卡洛方法对实测车辆荷载进行模拟获得随机车流荷载队列,建立空间有限元模型提取典型位置的斜拉索和吊索的影响线,在影响线上施加随机车流荷载获得拉索的应力历程和应力幅值统计,按照Miner线性累积损伤理论计算了拉索静态疲劳累积损伤,考虑钢丝锈蚀和交通流增长的动态影响因素,计算了拉索随服役年限增长的动态疲劳累积损伤。分析结果表明,成桥运营期协作体系的最短的中跨斜拉索最易发生疲劳问题,吊索不易发生疲劳破坏;斜——吊索混合区的拉索相比纯斜拉区和悬索区拉索并无显著疲劳损伤;锈蚀因素对拉索的疲劳问题起关键作用,需重点做好拉索的防腐工作。     

大跨地锚式斜拉-悬索协作体系桥梁上部结构总体施工方案研究

斜拉-悬索协作体系桥梁整体刚度大,在大跨公铁两用桥中极具竞争力。该文依托在建的博斯普鲁斯海峡三桥,从不同施工工序、不同合龙口位置、结构受力特性、工期和施工措施等方面对地锚式协作体系桥梁3种总体施工方案进行对比。结果表明:跨中合龙方案、重叠区拉吊索同步施工合龙方案和重叠区拉吊索异步施工合龙方案均可行,其中重叠区拉吊索异步施工合龙方案具有结构受力合理、工期较短、合龙便利等优点,推荐采用。     

G3铜陵长江公铁大桥主梁合龙施工方案

G3铜陵长江公铁大桥主桥为跨径布置(127.5+131+988+131+127.5) m斜拉-悬索协作体系桥,结合斜拉-悬索协作体系桥结构特点,提出主梁跨中合龙和交叉区合龙2种方案。对于跨中合龙方案,无法实现直接跨中合龙,可采取合龙口两侧主梁压重或设置临时吊索施工措施进行合龙口调整实现跨中合龙,当采用压重措施时,全桥需压重2 450 t;当采用设置临时吊索措施时,全桥共需设置临时吊索44根。对于交叉区合龙方案,提出采用插值计算方法寻找主梁最优合龙口,该桥最优合龙口位于从桥塔往中跨方向第3根吊索之下,在交叉区最优合龙口合龙主梁不需要采用其它措施,合龙口两侧主梁线形可自动匹配。从结构受力、施工便捷性、工期等方面对2种方案进行对比,结果表明：主梁合龙口设置于交叉区时主梁受力较小,无需压重或设置临时吊索,且由于斜拉段和悬吊段主梁可以同步吊装,节约工期,因此该桥主梁采用交叉区合龙方案。大桥主梁推荐施工方案为先边跨钢梁顶推施工,再主跨钢梁单悬臂架设及缆载吊机吊装,最后在交叉区合龙。     

G3铜陵长江公铁大桥主桥设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥,公铁上、下分层布置,上层通行6车道高速公路,下层通行4线铁路。主缆平面布置,垂跨比为1/6.5,横向中心距34.7 m,纯悬吊段长331 m,标准抗拉强度2 000 MPa;斜拉索与吊索交叉索共6对,交叉区斜拉索和吊索交错锚固于主梁上。主梁采用钢桁梁,桁高13.5 m,桁宽35 m。桥塔为门形钢筋混凝土结构,合肥侧、铜陵侧塔高分别为228.5、222.5 m。斜拉索采用■7 mm高强平行钢丝索,呈扇形布置,标准抗拉强度2 000 MPa;吊索采用■7 mm高强平行钢丝索,平面布置,标准抗拉强度1 770 MPa。2个桥塔墩均采用钻孔桩基础。合肥侧锚碇采用复合式地下连续墙基础,铜陵侧锚碇采用复合板桩嵌岩扩大基础。理论分析和试验研究表明大桥具有良好的静、动力性能,能够满足高速铁路行车要求。     

缆索协作体系桥梁静力特性研究

缆索协作体系是一种融合了悬索桥和斜拉桥优点的新型缆索承重桥梁结构,为研究此类桥梁结构的主要静力特性,指导设计,以某主跨1 700m双层缆索协作体系桥梁方案(主跨跨中1218m为悬吊部分,其余为斜拉部分)为背景,采用桥梁非线性分析程序BNLAS对桥梁主要结构进行计算分析。结果表明:缆索协作体系与常规悬索桥相比具有较大的竖向刚度,采用钢混接头断开方案,可释放钢混接头处的较大内力,过渡段悬索部分加劲梁会产生纵向相对位移和梁端转角,可考虑设置纵向拉杆作为限位装置;通过在边跨设置辅助墩、采用混凝土主梁及塔梁固结等措施增加结构刚度,可适当改善长拉索及端吊索的疲劳问题;缆索协作体系与相同跨度的悬索桥相比,主缆截面有所减少;悬索-斜拉组合体系交汇处吊索可采用刚性吊杆。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥的方案设计

目前斜拉-悬索协作体系桥梁主要停留在方案设计阶段,所提出的方案,均为地锚体系.针对大连跨海大桥,提出(263+800+263) m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥方案,该方案桥型为双塔双索面,塔墩固结,塔梁分离,主梁为混合梁,斜拉区为混凝土箱梁,悬吊区为钢箱梁.该桥型兼备斜拉桥和自锚式悬索桥的优点,具有结构新颖、受力合理、抗风性能好和工程造价低等特点.对该桥提出了初步施工方案,即先进行斜拉桥部分的悬臂施工,然后将主缆锚固于临时地锚吊装悬索段主梁.     

美国黑尔·博格斯桥评估、修复计划及斜拉索更换设计

黑尔·博格斯桥于1983年10月5日通车。桥上一些斜拉索的PE保护套在斜拉索安装之前、安装期间及大桥通车之后均有损坏,自2002年以来为改善黑尔·博格斯桥的状况进行了斜拉索状态的评估及更换。为解决这些损伤并保证桥梁结构的完整性,对5个更换斜拉索的方案进行全寿命周期成本分析,最后采用更换全桥斜拉索方案。设计更换的斜拉索设计寿命为75年,重点对斜拉索锚固位置的几何限制,防腐、振动控制进行设计。由于该桥是一个重要的区域连接工具,且构成一个飓风疏散路线,因此在换索施工期间的交通维护也是设计重点。     

鹅公岩轨道大桥加劲梁施工过渡斜拉体系设计

鹅公岩轨道大桥为主跨600m的自锚式悬索桥,由于建设条件受限,该桥在悬索桥桥塔上固结钢塔,采用"先斜拉、后悬索"的方案施工。过渡斜拉桥是该自锚式悬索桥钢箱加劲梁施工的关键结构。根据悬索桥的结构布置、钢箱梁刚度特性和对不同固结钢塔高度的比较,确定了斜拉索的布置形式、最佳钢塔高度和相应的斜拉索规格选型。通过对过渡斜拉桥成桥过程和斜拉桥-悬索桥体系转换过程进行仿真分析,确定斜拉索及其锚固结构由过渡斜拉桥成桥过程最大索力控制设计,固结钢塔由斜拉桥-悬索桥体系转换过程控制设计,并以此为依据对过渡斜拉体系主要构件进行设计。斜拉索采用1 670MPa7mm预制平行钢丝索;钢塔高42.5m,采用双肢结构,每肢均为5.6m×3.0m矩形钢箱。实践表明:过渡斜拉体系设计合理,顺利地辅助完成了钢箱梁的架设及斜拉桥-悬索桥体系的转换。     

协作桥合理成桥状态确定方法研究

对于大跨径斜拉-悬索协作桥,如将斜拉段和悬索段作为独立的体系分别计算其成桥状态,再直接组合,将由于两大体系的相互影响而无法得到理想的成桥状态。以成桥时桥塔和主梁的位移最小为优化目标,以斜拉索初始索力、主梁压重为主要施调变量,提出了一种考虑主要几何非线性效应的协作桥合理成桥状态迭代方法,并以琼州海峡的主跨3 000 m协作桥方案为例进行了验证。结果表明,该方法计算得到的成桥状态中,桥塔竖直、基本处于纯轴压状态,主梁处于刚性支承连续梁状态、弯矩较小且均匀,整体优于直接组合法计算结果,有利于斜拉体系和悬索体系协同受力。     

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥的设计研究

针对大连湾航道面临软土地基、强台风、深水基础等不良的自然条件,在总结以往地锚式斜拉-悬吊协作体系桥特点的基础上,提出自锚斜拉-悬吊协作体系桥。以主跨800 m的大连跨海大桥主航道桥为工程背景,详细介绍了自锚式斜拉-悬吊协作体系的方案设计、构造特点,并就结构的静动力特性、施工步骤、经济性能以及运营阶段悬吊部分端吊索的疲劳问题和施工阶段结构的抗风稳定性进行了深入的分析研究,通过与悬索桥等其他结构体系进行对比分析表明,只要结构合理布局、并结合诸如适当设置辅助墩、在悬吊部分吊索与斜拉桥索适当交叉等一些措施,自锚式斜拉-悬吊协作体系桥具有优良的力学性能,完全能胜任深海、软土地基的建设。     

三塔自锚式悬索—斜拉协作体系成桥状态计算方法

由于自锚式悬索—斜拉协作体系桥桥型比较特殊,现有的斜拉桥和悬索桥计算合理成桥状态的方法已经不再适用,为了找寻自锚式悬索—斜拉组合结构的合理成桥状态方法,以三塔自锚式悬索—斜拉协作体系桥为例,进行了成桥状态计算方法研究,提出了协作体系的分步成桥状态法.结果表明,利用分步成桥状态法计算得到的成桥状态下的加劲梁,位于设计曲线上,并且恒载弯矩较为均匀,分布合理,符合连续协作体系的受力特点;自锚式悬索段主缆索力均匀,斜吊杆索力分布合理;斜拉段主塔弯矩较小,斜拉索索力分布均匀;分步成桥状态法可以用于三塔自锚式悬索—斜拉协作体系成桥状态的确定.     

先斜拉后悬索组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑方案研究

以一拟建钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥为工程背景，建立全桥空间有限元杆系结构模型，研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中，UHPC桥面板浇筑阶段、UHPC桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明：UHPC桥面板在临时斜拉桥成桥后浇筑，在最终成桥状态下桥面板和钢梁的受力性能均优于在吊杆张拉完成后浇筑和在斜拉-悬索体系转换完成后浇筑；在临时斜拉桥成桥后浇筑UHPC桥面板，先浇筑斜拉索区梁段后浇筑中支点附近梁段，在最终成桥状态下中跨桥面板和钢梁的受力性能均优于先浇筑中支点附近梁段后浇筑斜拉索区梁段。     

无背索部分斜拉桥斜拉索张拉施工方案分析

为确定无背索部分斜拉桥斜拉索的合理张拉施工方案,以溱水路大桥为例,对该桥斜拉索一次张拉和分级三次张拉的施工方案进行研究.应用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间有限元计算模型,采用数值仿真方法研究斜拉索一次张拉和分级三次张拉对该桥结构力学行为的影响,探讨斜拉索分级张拉施工的合理性,并基于影响矩阵法进行成桥索力调整.结果表明:该桥分级三次张拉斜拉索的施工方案较为有利,且施工可行,成桥后可采用影响矩阵法进行索力调整,仅需较少次数索力调整即可达到索力设计目标,可避免反复进行斜拉索张拉调整的繁琐施工工序.     

矮塔自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁动力特性研究

斜拉-悬索协作体系桥梁作为斜拉桥与悬索桥的结合体,由于其卓越的结构性能与经济效益,越来越受到人们的关注,然而目前对该种桥型的研究较少,尤其是针对其动力特性的研究更为少见。而且现今许多桥梁建设均有限高要求,此时缆索体系桥梁均需采用矮塔设计,因而对矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁动力特性的研究迫在眉睫。因此,以某在建大桥为背景,利用有限元软件,对矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的动力特性进行研究,并就可能影响其动力特性的因素进行一定的参数分析。结果表明:矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的动力特性更为接近于同等条件下的斜拉桥体系,其整体刚度较高;索塔高度与主缆垂跨比对其动力特性影响较大,而斜拉索于吊索交汇区域的大小对其动力特性影响较小。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索安装技术

武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为斜拉桥,共有斜拉索192根.斜拉索采用PES7-241、PES7-253 、PES7-283、 PES7-337、 PES7-379、PES7-409、PES7-421、PES7-451等8种规格,最长索272.18 m,单根斜拉索最重41.1 t.斜拉索两端均采用冷铸锚锚具.斜拉索的安装施工包括:运输、上船、上桥、塔端挂设、展索、梁端软牵引、塔内张拉等工序.用5个月完成全部4 000余吨斜拉索的安装.介绍该桥斜拉索的安装施工方法和施工技术特点.     

南京大胜关长江大桥8号墩吊索塔架施工

南京大胜关长江大桥8号主墩北侧3主桁钢桁拱采用吊索塔架辅助70 t架梁吊机悬臂拼装,综述该墩处吊索塔架各部分的施工。吊索塔架由塔架与斜拉索2部分组成。塔架采用3片桁架结构,主要由立柱、横向联结系、锚箱3部分组成。塔架施工时,底节采用浮吊安装,标准节段、非标准节段、锚固区节段采用2台塔吊共同安装。塔架每桁设置3层斜拉索,斜拉索施工时,先采用水平转盘放索,再挂设锚固端锚头、张拉端锚头,然后利用650 t穿心式千斤顶+张拉杆张拉索力至设计吨位。在南主跨钢梁合龙过程中,通过调整斜拉索索力控制主跨合龙口纵、横向位移及竖向转角,最终实现精确合龙。     

斜拉-悬索协作体系桥结构计算程序编制及施工过程分析

根据协作体系的施工方法,同时考虑缆索自重垂度、大位移、初始内力和梁-柱效应等几何非线性的影响,编制了斜拉-悬索协作体系桥的非线性计算程序,并用实例验证了程序的可靠性。利用该程序计算、分析协作体系不同施工方法对成桥状态结构性能的影响,并对协作体系桥的施工提出建议。     

望东长江公路大桥上部结构装配化架设方法研究

望东长江公路大桥主桥为主跨638m的双塔双索面组合梁斜拉桥,其上部结构采用工厂化、装配化的方案架设。为解决组合梁整体吊装施工时存在的桥面板开裂及梁段不匹配的问题,采用RM2006和ANSYS软件分别建立全桥及梁段局部有限元模型,对斜拉索分次超张退张法和防错台架设法进行研究,提出一种基于节段全过程状态(内力状态、几何状态)优化的上部结构装配化架设方法。结果表明:斜拉索分次超张退张法可优化节段施工全过程内力,解决了新梁段起吊对前序梁段引起的较大桥面板拉应力问题;通过斜拉索张拉与钢主梁工地连接工序的优化调整,改善了已架设梁段与待架设梁段匹配时的几何状态,保证了梁段匹配的可靠性。     

自锚式悬索-斜拉协作体系设计与景观

自锚式悬索—斜拉协作体系桥梁是一种改良型自锚式悬索桥体系,是中跨采用吊杆,边跨采用斜拉索的一种协作体系桥梁。以某项目工程为例,介绍了该桥的桥型景观方案、桥梁总体布置和设计难点处理,并进行了桥梁结构分析。