斜拉桥参数优化及基于正交试验法的参数影响性分析

为研究斜拉桥结构设计参数的优化,基于某斜拉桥工程实例,选取斜拉桥的主塔高度,拉索面积,主塔刚度为分析参数。定义局部结构安全系数R以及全桥换算安全度E。同时选取了主塔最大应力,主塔塔顶位移,斜拉索最大应力,主塔根部弯矩,主梁最大应力,主梁最大挠度这些能反应斜拉桥结构内力性能的指标作为目标函数。首先使用基于控制变量法的参数优化分析,得到单个设计参数有利于斜拉桥力学状态的最佳取值。其次使用了基于正交试验法得出了主塔高度为84.52m,拉索面积增加20%,主塔刚度选取原刚度时是最佳的组合方案。同时得到全桥换算安全度影响最大的是主塔高度,其次是拉索面积,最后是主塔刚度。斜拉桥设计及参数优化的过程中,应重点考虑主塔高度和拉索面积。     

独塔叠合梁斜拉桥收缩徐变效应分析

以国道310线大河家(甘青界)至清水公路工程索同坡独塔叠合梁斜拉桥为背景,采用RM Bridge软件建立全桥三维杆系单元模型进行计算,分析对比了成桥阶段和收缩徐变10年后斜拉桥主梁、主塔受力和变形情况。计算结果表明:运营阶段的收缩徐变对叠合梁的受力影响较为显著,使得叠合梁主梁内力发生了重分布,钢梁下缘的应力增大、桥面板压力储备减少,同时主跨主梁在靠近过渡墩的1/4跨径附近产生了下挠;另外主塔在收缩徐变过程中朝主跨方向产生了一定偏位。     

非对称独塔斜拉桥受力性能分析

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥有所差异。非对称独塔斜拉桥通过斜拉索索力的非对称性实现斜拉桥内力的最优分布,因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中,对其受力性能的研究很有必要。该文以珲春大桥为主要研究背景,采用Midas/Civil建立了珲春大桥空间有限元模型,分析了非对称独塔斜拉桥的受力特点,通过对索力、弯矩、轴力、位移、应力等指标的分析,得到了珲春大桥主梁及主塔的受力特点,可为类似斜拉桥的设计计算、施工及监控提供参考和验证。     

基于影响矩阵法的非对称独塔斜拉桥索力优化

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥不同。斜拉索能通过千斤顶主动施加张拉力改变主梁受力条件,改变主梁和主塔的线形及主梁的受力性能规律。因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中的索力控制十分关键。该文以珲春大桥为背景,采用Midas建立了斜拉桥的空间有限元模型,以主梁及主塔的弯曲和拉压应变能最小为目标函数,采用影响矩阵法,进行了成桥索力优化,同时考虑施工过程对结构产生的内力进行分析。结果表明:影响矩阵法在非对称独塔斜拉桥成桥索力优化中效果良好。     

某矮塔单索面斜拉桥荷载试验分析

以跨径组合为(90.5+150+90.5)m的双塔单索面预应力斜拉桥为工程背景,采用桥梁博士3.0、MIDAS/Civil及MIDAS/FEA进行建模计算,以规范和设计文件为依据,计算分析控制截面挠度、应力应变、拉索力变量、主塔塔顶位移、结构动力特性等,并将现场实测值与理论值相比较,对桥梁结构刚度、主塔抗弯刚度、拉索受力和桥梁动力系数等进行评价,评定其承载能力是否满足设计荷载等级要求。     

公铁两用多塔斜拉桥关键构造静力行为研究

该文以公铁两用连续钢桁结合梁多塔斜拉桥为对象，针对其特殊构造形式，研究了运营阶段风与车辆荷载作用下公铁两用部分斜拉桥塔梁连接部位的静力行为。探讨了在桥塔自立状态和成桥状态下结构在相应最大静阵风荷载和自重联合作用下结构的静力反应。重点分析了主桁跨中和支点部位、桥塔塔根和塔顶部位、桥塔和主桁连接部位、公路桥面板和铁路桥面板的静力特性。并对公铁联合荷载作用下大桥的强度、刚度进行了综合评估。     

斜拉桥施工阶段风险识别及易损性评估

从结构易损性原理出发,结合空间有限元计算,对某斜拉桥最大悬臂阶段在不同风压作用下的内力及应力分布进行分析,并引入损伤系数这一参数来确定全桥结构中的易损单元.分析结果表明:该预应力混凝土斜拉桥在最大悬臂施工阶段的易损结构件为塔梁临时固结处及部分斜拉索.     

大跨度斜拉桥主塔横撑关键截面受力分析

以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立模型,对设置横撑时主塔关键截面进行受力计算,分析主塔关键截面的应力与位移变化,研究大跨度斜拉桥主塔结构在施工荷载作用下的受力性能和变形。计算结果表明,横撑设置可有效减小主塔的位移,且应力符合规范要求,具有优越的受力性能。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

单箱三室变截面矮塔斜拉桥主梁应力分析

为了解矮塔斜拉桥施工至运营阶段主梁的应力变化,文章结合一座主梁采用单箱三室大悬臂变截面PC连续箱梁的混凝土矮塔斜拉桥,分析计算截面的应力发展情况和运营阶段徐变效应引起的矮塔斜拉桥主梁应力变化,结果表明:矮塔斜拉桥靠近主塔的无索区,运营30a后箱梁下缘应力值增值大在2MPa左右,而矮塔斜拉桥的无索区较长,应适当增加无索区箱梁下缘的应力储备。     

公轨双层混建高低塔斜拉桥静载试验

为研究公轨两用高低塔钢桁梁斜拉桥公路及人群荷载作用下的受力规律,以红岩村嘉陵江大桥为实例,采用荷载试验的方法对其进行验证,提出了高低塔双层钢桁梁斜拉桥的静载试验布载方式和加载效率范围,在下层桥面采用布设水袋的方式模拟成桥状态,总结了该类桥型在试验荷载作用下的主梁应力、斜拉索力、主塔应力及各项变位等参数的校验系数范围、试验测试及理论计算数据变化规律。结果表明:1)该桥受力性能满足公路活载及人群荷载的正常使用要求; 2)高低塔斜拉桥应变控制截面位于无索区中部,挠度控制截面位于主跨跨中,矮塔纵向受力大于高塔。其试验方式及结果可供同类桥梁荷载试验参考。     

基于综合优化法的矮塔斜拉桥成桥索力优化

为确定矮塔斜拉桥合理成桥索力,提出一种索力综合优化法。该方法以影响矩阵法为基础,采用数据标准化法将2种或以上不同类型的离散数据变为无量纲的统一化数据,以结构控制截面位移及弯矩综合最小为目标进行索力求解。以南京地铁宁句线矮塔斜拉桥为算例,采用最小弯曲能量法、刚性支承连续梁法和综合优化法对成桥状态的索力进行计算,将计算结果与原设计成桥索力进行对比。结果表明：对于矮塔斜拉桥,在恒载作用下,采用综合优化法计算得到的索力及主梁弯矩分布最为合理;在运营阶段,综合优化法计算得到的索力与原设计索力相比,主梁上、下缘最大压应力分别降低3.3%、3.8%,并且主梁应力分布更优。     

大跨度矮塔斜拉桥动力特性研究

通过对常山矮塔斜拉桥进行有限元结构分析,计算出该桥自振特性并进行分析研究;同时通过修改主梁、主塔及主墩的连接方式来模拟不同结构体系矮塔斜拉桥,并对三种不同结构体系矮塔斜拉桥的动力特性对比分析;对地震作用下内力最大的4号桥墩底截面,采用加州大学伯克利分校开发的UC-Fyber桥梁抗震屈曲分析专用软件对其屈曲承载力进行了验算。     

曲率半径对曲线矮塔斜拉桥的影响分析

本文以曲线矮塔斜拉桥龙井河大桥为背景,通过改变结构的曲率半径来分析曲率半径对结构主要的影响,主要包括塔顶横向位移、跨中挠度、主梁扭矩和弯矩,主塔横向弯矩以及索力等效应。曲率半径影响分析结果表明,曲率半径对塔顶位移和主梁、主塔内力均有显著的影响,在曲线矮塔斜拉桥的设计计算时应关注这些参数的分析。     

南盘江特大桥部分斜拉桥设计

部分斜拉桥是介于斜拉桥和梁式桥之间的一种桥型,具有塔矮、梁刚、斜拉索应力幅变化小的特点.部分斜拉桥的结构体系主要有3种形式,其塔上锚固装置主要有交叉锚和贯通式鞍座2种形式.南盘江特大桥为(108+180+108) m三跨双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥,采用塔、墩、梁固结的结构体系.主梁为单箱三室斜腹板变截面箱梁;桥塔采用等截面矩形实心断面;斜拉索为单索面、2根1组布置在中央分隔带上,塔顶鞍座为分丝管式;主墩为钢筋混凝土变截面薄壁空心墩.经计算,在各种荷载的不利组合下,结构处于良好的受力状态,满足规范设计要求.同时,该桥在稳定性和抗震性能方面均满足要求.     

斜拉桥施工过程中的索力控制与优化研究

根据斜拉桥结构受力特性和施工控制的需要，在模拟斜拉桥实际施工过程计算的基础上，通过建立斜拉桥施工初始索力和主梁（或塔）内力关系的数学模型，以成桥时主梁内力最小为控制目标，以各施工阶段的塔梁受力及塔梁变形为约束条件，采用有限元方法优化出斜拉桥施工初始索力和成桥恒载时的最终索力，保证了结构受力合理和施工安全。     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

采用设缝双肢墩的多塔斜拉桥温度效应分析

对于塔梁墩固结的多塔斜拉桥刚构体系,为了适应其主梁因温度引起的纵向变形,并减小桥梁结构温度应力,提出新型设缝双肢墩桥墩形式。建立采用整体墩和设缝双肢墩的两种斜拉桥有限元计算模型,分析比较温度作用下,主梁、索塔的位移及主梁与塔墩应力,结果表明在不同的温度荷载组合下,设缝双肢墩多塔斜拉桥主梁和桥墩的位移及应力状况均优于整体墩斜拉桥。分析结果可给设缝双肢墩斜拉桥设计提供参考。     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。     

双弧形跨海斜拉桥静力与稳定性分析

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥静力稳定性问题,首先介绍了工程概况以及风参数,并基于桥址处场地条件给出了主梁横向静阵风荷载的计算过程；其次基于Midas/Civil 2019建立考虑拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并给出了结构自振特性；最后探究了营运阶段可能承受荷载作用下的静力与稳定问题。研究表明：主梁在塔梁连接处的内力最大,而桥塔最大内力发生在下横梁连接处,桥塔弯矩和剪力最大值分别为3.05×10⁵ kN.m和1.53×10⁴kN；主梁跨中竖向位移和塔顶纵向位移最大值分别为52.52mm和17.364mm,均满足要求；横风作用下塔顶位移和主梁跨中横向位移分别为20.384mm和6.81mm,且稳定系数大于4,故在营运阶段不会因各种荷载共同作用下产生整体失稳问题。