悬索桥主缆抗弯刚度的数值分析

为了研究主缆抗弯刚度对悬索桥受力性能的影响,采用有限元参数化建模方法对某悬索桥进行了模拟,模型中考虑了边界条件、荷载形式和主缆线形等因素,分析了加劲梁和主缆位移、内力和应力的变化规律。结果表明,考虑主缆抗弯刚度后,加劲梁竖向位移、弯矩和应力减小。并且随着主缆抗弯刚度的增大,加劲梁静力响应逐渐减小。在对称荷载作用下,索梁最优刚度比为0.5左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小30%和70%;在非对称荷载作用下,最优刚度比为0.1左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小25%和60%。主缆与塔顶鞍座的连接方式和主缆线形对加劲梁位移、内力和应力也有一定的影响。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

双缆悬索桥的静力特性及其关键影响因素

双缆悬索桥体系是一种适用于大跨度多塔悬索桥的结构体系,为了对该类悬索桥体系的受力特性开展深入研究,基于有限元方法对其静力特性以及关键设计参数的影响效应进行对比分析. 首先以一座典型的单缆多塔悬索桥为参照,选定双缆多塔悬索桥的关键设计参数,建立两类多塔悬索桥的有限元模型;其次基于所建立的有限元模型,对比分析两类多塔悬索桥体系的竖向刚度差异;最后研究双缆悬索桥体系,边主跨比、中塔刚度、恒载分配比和矢跨比等关键设计参数对于中塔塔顶主缆总的不平衡力、中塔塔顶最大纵向位移以及主梁跨中最大挠度的影响效应. 研究结果表明:相比单缆多塔悬索桥,双缆多塔悬索桥能够有效提高结构的竖向刚度,同时大幅减小中塔塔顶主缆总的不平衡力;减小边主跨比对双缆结构体系竖向刚度和塔顶主缆总的不平衡力的影响较小;增大中塔刚度可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,但是中塔塔顶主缆总的不平衡力有较大幅度的增加;恒载分配比例取为1.0～2.0时,双缆结构体系的中塔塔顶位移及主梁跨中挠度较小;减小顶缆矢高或者增大底缆矢高均可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,有效减小主梁跨中挠度和中塔塔顶位移.      

基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究

应用重力刚度法推导了集中力和均布载荷作用下三塔四跨悬索桥主缆的无量纲位移的理论表达式;分析了跨数、边中跨比以及恒载和活载集度对三塔四跨悬索桥重力刚度挠度的影响规律,及三塔四跨悬索桥不同于两塔悬索桥的新特征。研究表明:多跨悬索在恒活载作用下主缆的力学特征主要决定了三塔四跨悬索桥整体结构刚度的基本特征,单跨悬索和多跨悬索力学行为的差异是两塔和三塔悬索桥力学特征差异产生的根本原因;应用重力刚度法分析的三塔悬索桥行为特征与基于有限元方法计算的结构行为特征有很好的一致性。     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

自锚式悬索桥主梁面内稳定实用简化计算方法的提出

自锚式悬索桥是一种将主缆直接锚固于加劲梁两端,由主梁直接承受主缆中水平分力的悬索桥。自锚式悬索桥的主梁在外荷作用下,处于压、弯状态,随着外荷载增大,主梁的压力增大到一定值时,可能产生平面内的压、弯失稳,因此,自锚式悬索桥主梁的稳定计算是一个十分重要的问题。主要在弹性支承连续梁临界轴力求解方法的基础上．提出自锚式悬索桥主梁临界轴力的实用简化计算方法。[编者按]     

单塔两跨式自锚式悬索桥的极限跨度研究

推导了单塔两跨式自锚式悬索桥的极限跨度的表达式。研究了极限跨度与主缆矢跨比、边跨与主跨跨度比、索塔高度与主跨跨度比、二期恒载和活载等影响因素的关系．结合目前悬索桥常用的材料，考虑主要因素的影响，对混凝土加劲梁和钢加劲梁自锚式悬索桥的极限跨度进行了研究，给出了相应的极限跨度．     

悬索桥主缆和短吊杆轴力计算方法

为解决短吊杆轴力难以用频率法确定的问题,提出了确定悬索桥主缆和短吊杆轴力的节点平衡法和比拟法。节点平衡法以吊点为分析对象建立以主缆轴力为未知量的超定平衡方程组,从而获取主缆轴力的最小二乘解,并进一步确定短吊杆轴力。比拟法基于长吊杆轴力与简支梁弯矩间关系,建立主缆线形与长吊杆轴力的关系方程,最终确定主缆的水平张力与短吊杆的轴力。以贵州南盘江悬索桥为例,分别应用节点平衡法和比拟法得出主缆张力和吊杆轴力。计算结果表明:2种方法的计算值与频率法实测值相近,节点平衡法所得主缆张力误差为-4.3%(上游)和3.1%(下游),比拟法所得主缆张力误差为-8.6%(上游)和-0.1%(下游);2种方法所得长吊杆轴力最大误差约为10%,上游吊杆轴力平均误差小于2%,下游吊杆轴力平均误差约为9%。可见,节点平衡法和比拟法是确定主缆和短吊杆轴力的有效方法。     

东北寒区大跨度自锚式悬索桥主缆力学效应研究

结合大跨自锚式悬索桥空间缆索结构,引入桥位所处的东北寒区大温差分布模式,运用空间有限元分析方法,探讨了主缆在典型荷载工况及特殊的大温差模式下的受力变形特性。研究结果表明:主缆在空缆状态向成桥状态转变过程中,其横向与竖向均发生较大位移,其几何非线性主要发生于施工阶段;主缆弯曲次应力幅值较小,理论上不控制设计;寒区大温差效应对主缆的影响不容忽略,温差越大对主缆变形与内力影响越大,大温差模式下,主缆轴力跨中的最大变化值为73.4k N,主缆跨中垂度由于温度影响最大变化约为3.0cm。     

中央扣对人行悬索桥动力特性及抗震性能影响研究

为了探究中央扣对人行玻璃悬索桥动力及抗震性能的影响,以某景区人行悬索桥为工程背景,利用Midas Civil建立三维有限元模型,分别进行动力特性和地震响应分析,得出悬索桥主要构件在无中央扣、一联柔性中央扣、一联刚性中央扣、三联柔性中央扣、三联刚性中央扣等五种情况下内力和位移的变化规律。结果表明:在动力性能方面,刚性中央扣对悬索桥整体刚度均有提升作用,柔性中央扣仅在竖弯和扭转方面有明显提升作用,并对这五种情况的影响程度进行排序。在抗震性能方面,三联柔性中央扣对减小主缆跨中轴力最有效;从对桥塔的影响考虑,柔性中央扣优于刚性;从减小加劲梁跨中位移考虑,顺桥向地震作用下三联柔性中央扣最优,横桥向地震作用下三联刚性中央扣的方案最佳。最后推荐在此类型悬索桥上使用三联柔性中央扣。     

双塔简支梁悬索桥动力特性影响因素分析

以某双塔简支钢桁加劲梁悬索桥为研究背景,运用Midas/Civil有限元软件建立桥梁空间模型,分别对不同中央扣、主桁架弦杆灌注砼、温度、桥塔刚度条件下的悬索桥进行自振特性分析,得出以下结论:(1)中央扣能有效增强桥梁结构的自振频率和整体刚度;(2)主桁架弦杆内灌砼能小幅增强桥梁结构中竖弯和横弯的基频,而主桁架弦杆无灌砼能增大扭弯频比,提升桥梁的抗风性能;(3)悬索桥的自振频率与整体刚度随着温度升高逐渐减小;(4)桥塔刚度仅对纵飘振型的影响较明显,纵飘频率随着桥塔刚度的增大逐渐变大。     

大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥车桥耦合振动分析

大跨度窄加劲梁悬索桥竖向振动响应研究具有现实意义。基于动力平衡理论和有限元法建立车辆和桥梁的动力微分方程,采用空间三轴车辆模型,利用ANSYS软件编制车桥耦合振动程序进行计算。激振源为路面不平整度,利用车桥系统力与位移协调条件,应用Newmark-β法求解动力方程,分析不同车速、车重、路面等级工况下车辆荷载对大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥跨中竖向振动响应的影响。结果表明:车速和路面等级主要对竖向振动加速度响应有较大影响,而对竖向振动位移响应影响较小;竖向振动加速度响应随车速增大而增大,随路面等级降低而增大;随车重的增加竖向振动位移响应增加,而竖向振动加速度降低。     

吊拉组合加固中斜拉索索力的参数化分析

为了精确分析斜拉索加固悬索桥主缆受力状态,采用悬链线方法针对影响斜拉索张拉后索力变化的因素进行研究。以某管线悬索桥为背景,结合现场量测数据,通过参数化分析,提出影响该悬索桥斜拉索张拉后索力变化的主要参数为环境温度和加劲梁处斜拉索锚固位置竖向位移。     

鹅公岩大桥动力特性分析

以重庆市鹅公岩大桥为工程案例,对大跨径自锚式悬索桥的动力特性进行研究。基于MIDAS/CIVIL软件建立全桥有限元模型,采用非线性有限元与子空间迭代相结合的方法,具体分析矢跨比、边中跨比、构件刚度以及服役期荷载集度、温差等参数对600m跨径的自锚式悬索桥动力特性的影响规律。研究结果表明:成桥状态下,结构基频为0.103 1 Hz,加劲梁纵飘振型起主导作用;矢跨比的改变使多阶模态的频率受到影响,其中,加劲梁振动受到的影响最为显著;边中跨比主要影响结构的竖向振动,减小边中跨比有利于提高结构的整体刚度;主缆抗拉刚度对频率的影响较小,反之,主梁抗弯刚度对结构的竖向及横向频率的影响较为显著;桥梁服役期间,模态频率受恒载集度、温差因素的影响不可忽略。     

确定自锚式悬索桥吊杆合理成桥张拉力的综合方法探讨

自锚式悬索桥吊杆合理张拉力的确定是自锚式悬索桥设计施工要解决的关键问题。充分利用吊杆在施工张拉过程中主缆位移具有弱相干性原理,将加劲梁视为连续梁结构,根据能量最小原理及变形协调原理,综合确定了吊杆的成桥张拉力。     

一种计算自锚式悬索桥吊杆成桥张拉力的方法研究

确定自锚式悬索桥吊杆合理张拉力是自锚式悬索桥设计施工要解决的关键问题。基于吊杆在施工张拉过程中主缆位移具有弱相干性原理,将加劲梁视为连续梁结构,根据能量最小原理及变形协调原理,可确定吊杆的成桥张拉力。     

自锚式悬索桥的施工控制分析

描述了浙江江山北关大桥施工控制的张拉过程,研究了自锚式悬索桥施工中的力学特性,采用了一种实用的自锚式悬索桥控制张拉的方法并运用在实际施工中,通过3轮张拉吊杆顺利地实现了体系转换,使主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍的位置和吊杆力都达到了设计的要求。     

大跨度悬索桥鞍座出口处主缆的二次应力

大跨度悬索桥主缆的应力在主鞍座处最高,主缆次应力在此处也比较大。采用不同的假设条件可建立主鞍座处主缆二次应力的几种计算方法,针对某实桥,将不同计算方法所得到的计算结果与实测结果进行了比较,并对悬索桥索鞍出口处主缆在恒载和活载作用下的二次应力和安全系数进行了计算。结果表明:在主缆变形较小时,不同计算方法所得到的计算结果与实测值较吻合;在主缆变形较大时,索鞍出口处主缆的二次应力计算需将钢丝的滑移及钢丝间极限摩擦剪力随主缆轴力增大而发生改变的影响考虑进去。通过计算所得到的索鞍出口处主缆的安全系数达到2.0,并且在施工过程中采取适当的措施可以减小这一位置处的二次应力。     

悬索桥空间主缆恒载线形分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆找形计算方法.确定悬索桥成桥状态线形主要是确定主缆的线形.给定悬索桥成桥时受力的性能指标,就能计算悬索桥成桥吊索内力,由吊索内力能够迭代形成主缆几何形状.将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,倾斜吊杆的影响.引入牛顿迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程.研究结果表明:精度完全能满足工程计算要求.     

自锚式悬索桥主缆无应力长度计算

主缆无应力长度的计算,是悬索桥施工监控中的重要内容。利用Midas/civil对松原天河北汊桥建立有限元模型,考虑主索鞍和散索鞍处圆曲线影响,对主缆无应力长度进行修正。由于主缆从边跨至中跨通过鞍槽进行了竖向和横向两次转向,因此需要对竖向和横向主缆的无应力长度进行修正,为计算空间索面自锚式悬索桥主缆无应力长度提供参考。