大跨度悬索桥结构架设参数迭代算法研究

针对已有计算方法存在的不足之处，采用几何非线性有限元法，提出了一种精确确定大跨度悬索桥架设参数的迭代算法。该法考虑了鞍座的偏位；二期恒载由主缆和加劲梁共同承担的实际情况；一期恒载(加劲梁和吊杆重量)作用的实际结构形式为鞍座、索塔、吊杆、加劲梁体系。江阴长江大桥架设参数的计算算例表明：该算法收敛快，精度较高。     

无吊杆人行悬索桥设计研究

以昆明市某(12.2+49.1+12.2)m人行桥为工程背景,介绍该单跨无吊杆人行悬索桥的结构体系,相关设计参数和动、静力计算分析,并探讨恒载、活载和温度荷载作用下主缆、加劲梁和桥塔的受力特点;分析了主梁两端不同的边界条件对结构振动使用性能的影响和抗震性能,并对人群同步荷载作用下桥梁的响应时程进行计算。计算结果表明:将主梁两端固结能有效提高结构自振频率,从而满足人行桥振动使用性能要求。     

自锚式悬索桥简化计算方法研究

基于能量原理,提出计算自锚式悬索桥受力性能的简化计算方法,对双塔三跨自锚式悬索桥导出求解加劲梁内力、挠度和主缆水平分力的基本公式.该法将自锚式悬索桥的主缆和吊杆截开,用未知力来代替,分别取主缆和连续加劲梁为隔离体进行分析,通过迭代逐步逼近,使两者满足受力协调条件,对主缆同时考虑恒载和活载作用下的挠度,对加劲梁同时考虑轴力和弯矩的作用以及梁柱效应.算例结果表明,该简化计算方法的计算结果收敛速度快,与几何非线性有限元法的计算结果吻合良好.     

蝴蝶拱桥稳定性多参数影响研究

以某蝴蝶拱桥为工程背景,建立该桥的空间有限元计算模型,分4个工况计算了该桥的稳定安全系数。通过改变拱肋外倾角度、拱肋刚度、端横梁刚度以及吊杆布置形式计算了不同设计参数下结构在恒载工况以及恒载+活载工况的失稳特征值。结果表明,拱肋的刚度对稳定性起着决定性作用;吊杆的布置形式只改变拱肋的面内刚度,对于面外刚度没有影响。     

大跨公轨两用悬索桥动力特性的参数敏感性分析

为了深入研究大跨度公轨两用悬索桥的动力特性,以贵州省在建的马岭河三号特大桥为研究对象,基于Midas/Civil建立全桥三维离散单元有限元模型,采用子空间迭代法进行模态分析,得到该桥的自振频率和振型,并采用控制变量法,分析主塔刚度、主缆刚度、加劲梁刚度、吊杆刚度、恒载集度、中央扣和横向抗风支座等六类结构关键参数对其动力特性的影响。研究结果表明:该桥基频为0.172 Hz,对应振型为主梁1阶正对称侧弯,该桥自振频率较同等跨径的普通公路悬索桥高,结构整体刚度较大;增大主塔刚度,主塔侧向振动频率提高;增大主缆刚度,主梁1阶竖向振动和扭转频率提高;增大吊杆刚度,纵飘频率有一定程度提高;增大加劲梁刚度,主梁侧弯和主梁扭转振型频率的提高显著,有助于提高结构的横向刚度和改善结构的颤振性能;而增大恒载集度,以主梁振动为主的侧弯、竖弯、扭转振型的自振频率均有不同程度的降低;中央扣和抗风支座能有效提高结构的整体刚度。     

悬索桥控制的基本框架

针对悬索桥的特点，提出悬索桥控制的基本框架。施工前计算的重点应放在提高主缆、吊索、加劲梁段的无应力尺寸及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上；施工中控制的重点庆放在消除悬索桥主塔、主缆的施工误差对加劲梁架设、合龙、线形控制的影响上。最后以某主跨为１３８５ｍ的悬索桥中吊索长度的调整为例，证明了该框架的可行性。     

拱桥吊杆更换施工监控方法研究

一中承式拱桥吊杆更换时,由于桥面系改造会增加恒载从而影响吊杆索力和桥面线形,故需要进行施工监控。施工监控分为吊杆初期更换和二次调索2个阶段:吊杆初期更换阶段,按照影响矩阵法计算出各对吊杆更换时的理论张拉索力,使得更换吊杆处桥面线形达到设计预抛高,并通过实测数据对桥面系刚度进行识别;二次调索阶段,基于桥面系实测刚度、索力及桥面线形按照二次型规划算法进行优化调整。施工监控结果表明采用上述方法桥面线形及索力控制效果良好,满足实际工程需求。     

跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

大跨度铁路钢桥疲劳计算方法及关键参数

疲劳问题是钢桥设计中需要重点关注的问题.对日本、欧洲和我国铁路钢桥疲劳计算方法及相关参数进行了调研分析,明确了各国铁路钢桥在疲劳计算方法和相关参数选择方面的异同.以我国一座千米级跨度铁路钢桁梁悬索桥为例,对其加劲梁杆件的疲劳受力特征、恒活载比及应力比进行了计算分析.研究结果表明:部分杆件在单线和双线荷载作用下疲劳受力特...     

悬索桥主缆线形静力解析解

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,根据索微元的力学平衡关系,通过引入一个参变量,导出了悬索桥主缆成桥线形的解析参数方程。由边界条件,将定解问题转化为一组非线性方程组,以抛物线理论值为求解初始值,采用拟牛顿法求解未知参数和水平张力,然后由积分法确定主缆索有应力长和无应力长,算例结果表明该法收敛速度较快,计算精度较高。     

预应力混凝土加劲梁悬索桥的精细计算方法

基于有限位移弹性理论,采用带动坐标的混合法对杆系结构的有限元平衡方程进行求解,通过改进索鞍单元模拟索鞍的顶推,增加吊杆及预应力张拉模拟相应施工过程,由此建立悬索桥几何非线性精细计算的有限元分析方法.以北盘江大桥为背景,对其恒载状态下的结构内力及变形进行了精细计算.计算结果表明:本文算法正确,精度较高,收敛较快;程序具有较强的实用性.     

悬索桥施工控制的基本框架

针对悬索桥施工的特点,提出悬索桥施工控制的基本框架.施工前计算的重点应放在提高主缆、吊索、加劲梁段的无应力尺寸(或长度)及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上;施工中控制的重点应放在消除悬索桥主塔、主缆的施工误差对加劲梁架设、合龙、线形控制的影响上.最后,以某主跨为1 385 m的悬索桥施工中吊索长度的调整为例,证明了该框架的可行性.     

独塔对称自锚式悬索桥简化解析解研究

自锚式悬索桥在初步设计阶段,需频繁修改设计和变更计算参数,工作量大,迫切需要一种快速求解的方法,使设计人员迅速了解桥梁受力状态及其随参数变化的情况。为此,根据独塔对称自锚式悬索桥的受力特点,基于最小势能原理,提出一种求解内力和变形的简化解析方法。将自锚式悬索桥分离为加劲梁体系和主缆体系,分别计算恒载和活载作用下的吊索力。根据加劲梁梁端与主缆锚固点在顺桥向变形协调条件,求出活载作用下主缆水平分力,由此推导出独塔对称自锚式悬索桥内力和变形的简化解析解。并以主跨(150+150) m九乔路自锚式悬索桥为算例,分别采用本文方法和有限元法进行对比计算分析。研究结果表明：2种方法的计算结果吻合较好,且分布规律基本一致,竖向挠度和索力的计算值2种方法相差在15%以内。本文提出的简化方法可为独塔对称自锚式悬索桥的初步设计及其优化提供参考。     

确定刚架系杆拱桥合理吊杆力及成桥状态的分步算法探讨

对刚架系杆拱桥而言,合理确定成桥状态下的吊杆力是一项十分重要而繁杂的工作。结合永修刚架系杆拱桥,引用斜拉桥合理成桥状态计算中的方法,提出刚架系杆拱桥的综合应力平衡法、二次规划法、弯曲能量法的分步算法来确定其合理成桥状态。分两步来确定合理成桥状态：先确定主梁的合理受力状态;然后再根据合理成桥状态的要求确定全桥的恒载状态,该方法简单、有效。     

铁路大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析

以银吴(银川—吴忠)铁路银川南特大桥128 m钢管混凝土系杆拱桥为背景,建立空间有限元模型,分析了恒载及恒载+最不利活载2种荷载工况下该桥的稳定安全系数及失稳模态。着重分析了拱肋横撑形式、矢跨比、吊杆非保向力对稳定性的影响。研究结果表明:结构的失稳主要为拱肋面外失稳,满足稳定安全系数大于4～5的要求,且活载对全桥稳定性的影响远小于自重和二期恒载的影响。采用K形横撑时稳定安全系数相较于I形横撑提高了198%,对稳定性提高最为明显,采用米字形横撑稳定性最好,因此,在选择横撑形式时优先考虑米字形横撑和K形横撑。矢跨比从1/7增大至1/3时,稳定安全系数呈先增大后减小的趋势,在1/5～1/4时达到峰值,1/4.5时最大;吊杆非保向力对拱桥稳定性有一定影响,吊杆将拱肋与系梁连接成整体可以提高拱桥整体稳定性。     

考虑加载时序的真空堆载联合预压地基解析近似计算方法研究

真空堆载联合预压加固软土地基理论研究滞后于实践应用。引入经典砂井地基固结方程，将单砂井地基上、下端边界假设为接近实际情况的半透水边界，考虑真空、堆载荷载的实际施加组合时序，合理界定初始边界条件，推导符合地质和施工实际情况的真空堆载联合预压工法下单砂井地基孔压、固结度及固结沉降解析解。针对一个高速铁路真空堆载联合预压加固软土地基工程项目，敲定各项参数并做简化转化，计算土体孔压时空分布规律、沉降变化规律等。计算结果与实测值对比分析表明：所获得的整个地基孔压、固结度和固结沉降计算公式，能揭示真空堆载联合预压软土地基孔压、固结度、固结沉降变化规律；可将真空堆载联合预压阶段的堆载荷载分级瞬时施加，土体的孔压、固结沉降等响应更为合理；单纯真空预压阶段，不同深度处各点孔压最终稳定在不同的恒定值；真空堆载联合预压阶段，不同深度处的各点孔压最终稳定在相同的恒定值；真空堆载联合预压阶段的堆载前期，真空荷载占主导地位，中后期堆载荷载作用才凸显出来；提出了计算参数u₀、u_tt、■、u_tl概念，并开发了这些参数的合理经验取值方法，计算结果证明了方...     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

边跨不对称悬索桥加劲梁吊梁方案研究

以南京第四长江大桥为工程背景,针对其边跨不对称等工程特点,按照分段悬链线理论,建立有限元模型,采用专用分析软件进行计算分析。提出了该桥的加劲梁架设方案,同时给出了合理的鞍座顶推方案,使加劲梁顺利合龙,解决了这类悬索桥的加劲梁架设问题。本文的方案及分析方法,可为同类悬索桥施工提供参考和借鉴。     

基于虚位移原理的自锚式悬索桥实用计算方法

基于挠度理论和虚位移原理,分析自锚式悬索桥各组成部分的受力状态,分别导出在各种荷载作用下以三角级数法表示的加劲梁挠度内力和变形公式,并结合Newton-Simpson迭代法来确定活载索力,提出了计算自锚式悬索桥加劲梁内力及变形的实用计算方法,并编制相应的计算分析程序.以长沙湘江三汊矶大桥(主跨328 m的双塔五跨自锚式悬索桥)为例,通过与有限位移理论的计算结果相比较,证明该方法简单、方便,计算结果准确可靠;如果所设计的结构吊索分布比较均匀,挠度理论与有限元的计算结果比较一致;这说明可以采用本方法来研究自锚式悬索桥的设计参数对结构内力与变形的影响,尤其是在方案设计阶段,可以用于很方便地选定结构主要设计参数.     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆力计算及调索方法研究

基于杠杆原理,采用解析方法计算钢管混凝土系杆拱桥吊杆力,探讨系杆拱桥成桥后吊杆张力的调整方法,指出常用的调整吊杆张拉力方法的适用范围,针对工程中常用的影响矩阵法进行改进。以某钢管混凝土系杆拱桥为例,利用桥梁结构分析专用软件建立分析模型,得到钢管混凝土系杆拱桥吊杆的影响矩阵,分析改进前后影响矩阵法调整吊杆力的效果。分析结果表明:采用杠杆原理计算钢管混凝土系杆拱桥的吊杆张拉力简单快捷,利用改进后的影响矩阵法进行钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力的调整,更符合吊杆调整的实际施工过程,吊杆成桥主动张拉力以成桥恒载产生的索力为控制目标值,且吊杆力的调整以结构线形为主。