斜拉桥主塔施工过程风致抖振时域分析及安全性评定

对杭州湾大桥南通航孔斜拉桥进行桥塔施工架设期间的抗风分析。根据桥塔施工进度确立中塔柱合拢前及桥塔自立状态为抗风控制状态,针对2种施工控制状态建立有限元模型,分别进行了抖振时域分析及施工阶段全过程静力分析,并对桥塔在施工过程中结构和施工人员安全进行了评价。结果表明:施工阶段设计风荷载作用下,2种抗风控制状态桥塔控制截面拉应力都不大,结构不会出现损伤;但塔柱顶部抖振振幅及狄克曼指标都较大。     

斜拉桥最大悬臂阶段抖振响应及其对施工人员影响

对某一斜拉桥进行最大双悬臂和最大单悬臂的空间有限元分析,采用时域分析方法,计算不同阻尼工况下,桥梁在不同攻角风作用下的抖振响应,通过频谱分析,讨论最不利施工状态下桥梁抖振响应对施工人员安全的影响。研究表明:抖振作用下的Diekemann舒适度指标值较大,对施工人员安全和桥梁施工质量均有影响,应采用一定的控制措施。     

山区钢桁梁斜拉桥施工期抖振时域分析研究

以某山区大跨钢桁梁斜拉桥为工程背景,首先对斜拉桥施工期的结构动力特性进行了分析,然后利用数值模拟方法对钢桁加劲梁气动参数进行了识别,并编制了风场模拟程序,通过对模拟的风速时程曲线进行相关性检验,验证了模拟脉动风场的适用性和准确性。最后通过时域分析计算了山区钢桁梁斜拉桥施工期最不利工况下的抖振响应。分析表明,依托工程结构施工期不会出现风致动力失稳现象,在不采取抗风措施的情况下,风致抖振响应不会对结构安全性造成影响。     

粉房湾长江大桥桥塔施工过程数值模拟分析

粉房湾长江大桥主桥为双塔双索面斜拉桥,桥塔采用宝塔形曲线钢筋混凝土结构.为了解该桥桥塔在各施工阶段的受力状态,采用有限元分析软件MIDAS Civil模拟桥塔施工动态力学过程,分析桥塔的受力随施工过程变化的规律.分析结果表明:该桥桥塔施工过程中临时横向支撑的最大轴力为966 kN,横梁的施工及预应力的张拉对临时横向支撑的受力影响较大;桥塔施工过程最危险的部位为下、中、上塔柱的底部,这3个部位各自在不同的施工阶段达到其拉应力最大值,且下、中塔柱的底部拉应力最大值均较大.     

大跨斜拉桥施工与成桥状态风致抖振响应分析

为研究大跨斜拉桥成桥与施工状态的风致抖振响应,分别采用时域和频域方法对一座典型大跨斜拉桥的成桥状态、施工最大双悬臂与最大单悬臂状态进行了数值计算.采用改进的谐波合成法模拟桥梁结构的随机脉动风场,基于有限元编程,实现了考虑自激力的斜拉桥抖振时域分析,使用多模态耦合分析方法进行斜拉桥的频域抖振分析.分析结果表明:在主梁设计基准风速下,成桥状态和施工状态的横桥向和扭转角抖振位移均较小,施工最大双悬臂中跨悬臂端点竖桥向抖振位移较大,在施工中应妥善处理;成桥与施工状态下的主塔塔顶抖振位移均较小,施工过程中可以不考虑主塔顶部的位移控制;基于合理模拟风场的时域计算方法,能够考虑各种非线性因素,能够较好地反映斜拉桥的抖振响应;不考虑气动导纳的频域计算会夸大斜拉桥的抖振响应,考虑Sears函数作为气动导纳的频域计算方法会低估斜拉桥的抖振响应.     

大跨度斜拉桥桥塔自立状态抗风性能试验研究

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的全飘浮体系斜拉桥,桥塔高度超过270m。为了检验桥塔在施工阶段的抗风安全性,采用ANSYS软件分析该桥北塔结构动力特性,并制作缩尺比为1∶100的自立北塔气动弹性模型进行风洞试验,研究桥塔自立状态在均匀流场、紊流场中的涡振和驰振响应,以及在紊流场中的抖振响应。结果表明:桥塔自立状态在均匀流场中检验风速范围内仅发生了微小的涡振,未发生驰振现象;在紊流场中检验风速范围内桥塔未发生明显的涡振、驰振等现象;在紊流场中施工阶段设计基准风速作用下,桥塔顺桥向抖振位移远大于横桥向抖振位移,当风向角为15°及60°～75°时,桥塔塔顶顺桥向抖振位移均方根最大,为62～67mm,不影响桥塔施工安全。     

果子沟大桥桥塔施工过程的模拟分析

果子沟大桥为大跨度钢桁梁斜拉桥,桥塔为阶梯形钢筋混凝土结构,塔高分别为209.5 m和215.5 m,共设置4道横梁,构造复杂,塔柱与横梁异步施工难度大。为确保施工过程安全、合理,采用空间有限元法模拟桥塔施工阶段,计算分析塔柱的应力和位移。结果表明:塔柱各施工阶段预偏量设置合理;斜塔柱施工过程中2道临时横撑及在梁端加顶力减小了斜塔柱根部混凝土开裂的可能,保证塔柱与横梁异步施工过程中整体斜塔柱的线形、应力和稳定性满足设计与施工要求。     

斜拉桥主塔施工阶段风致抖振分析及控制措施

崖门大桥是一座主跨338m的双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，由于该桥位于广东新会崖门西江出海口，处于台风多发地区，在施工设计风速下主塔施工阶段存在不安全因素，为保证大桥主塔施工阶段的安全，对该桥主塔施工阶段风致抖振控制措施进行研究和设计。在对崖门大桥主塔施工阶段风致抖振分析计算的基础上，介绍主塔施工阶段准务采用的几种风致抖振控制方法。     

芜湖长江公铁大桥主桥抗风性能试验研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的钢箱桁组合梁斜拉桥。为确定该桥在施工期和运营期的抗风安全性,对其开展抗风性能研究。分别进行主梁节段模型、桥塔气弹模型、全桥气弹模型及并列拉索风洞试验,研究该桥在成桥状态及最不利施工状态的风致响应。结果表明:施工和成桥状态下,该桥主梁的颤振临界风速均远大于颤振检验风速,颤振稳定性较好;不同风速下均未观测到明显涡振,涡振性能满足规范要求;设计风速内,不同来流偏角下桥塔均未发生驰振及影响施工的大幅涡振,动力稳定性良好;实桥风速达到84.0m/s时主梁仍未发生颤振、横向屈曲、扭转发散等静力失稳现象,也未发现影响施工的涡振和大幅抖振;最不利工况下,下游拉索在风速37.4m/s时即出现一阶大幅尾流驰振,设置刚性连接杆可以有效抑制尾流驰振现象。     

鄂东长江公路大桥桥塔设计

鄂东长江公路大桥主桥为主跨926 m的半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥,桥塔采用"凤翎"式钢筋混凝土结构,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中上塔柱连接部及上塔柱组成,采用C50混凝土.采用MIDAS 2006桥梁综合程序和桥梁博士3.0程序,按三维空间框架结构分裸塔阶段、最大单悬臂阶段和使用阶段对桥塔进行结构计算,并对下塔柱(含下横梁)和中上塔柱连接段进行局部仿真分析,结果表明桥塔的应力、强度和刚度均满足规范要求.桥塔施工分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上塔柱和塔顶结构等施工阶段,介绍桥塔施工要点.     

大跨连续刚构桥最大悬臂施工阶段风致抖振响应

当大跨连续刚构桥由于基频降至自然界脉动风的卓越频率区时,其风致抖振响应不可忽视。以十堰市将军河汉江大桥为工程背景,首先基于改进的Iwatani线性回归滤波器法,模拟桥址处的脉动风场;之后,采用Davenport准定常抖振力模型,分析该桥最大悬臂施工阶段的风致抖振响应,并与该桥的静阵风响应值进行对比分析;最后,利用抖振分析结果对该桥施工人员的安全性和舒适性进行预评。     

V 型桥塔竖转转轴设计与受力性能研究

以宁波中兴大桥为背景,针对矮塔斜拉桥V型桥塔竖转施工转轴受力性能展开研究。转轴在桥塔转动过程中,受集中荷载效应较大,易产生破坏,威胁桥梁建造安全,V型桥塔对拉不同步转动受力性能更为复杂。建立桥塔竖转整体计算模型,分析集中荷载效应最不利施工状态;根据最不利施工状态建立竖转转轴局部分析模型,分析其局部受力性能。结果表明,V型桥塔在竖转施工过程中,转轴的强度和刚度均能满足安全要求。     

复杂索塔结构空间受力状态研究

索塔是缆索承重桥梁中的一重要受力构件,型式多样、荷载条件复杂,其最终的应力状态同桥梁施工过程密切相关,且空间受力特性明显。以一实际斜拉桥索塔为背景,采用实体退化系列单元模拟了整个施工过程,对索塔结构的空间应力状态进行了分析,探讨了索塔根部截面竖向正应力随施工过程的变化情况。分析结果表明索塔结构的竖向应力空间特性明显,施工过程中应力变化复杂。空间分析弥补了平面分析的不足,其结果对保证索塔安全、完善索塔设计具有实际意义,所采用的分析方法值得推广应用。     

针形独塔斜拉桥钢铰支座非线性接触分析

惠平路跨蕴藻浜大桥采用针形独塔混合梁斜拉桥,钢结构主塔与塔底铸钢支座间铰接,该铰接处存在非线性接触效应。采用ANSYS分析软件对考虑接触效应的钢铰支座进行受力性能数值模拟,通过与Midas整体模型分析结果对比,证实该有限元模型的准确性。此外,对成桥阶段和正常使用阶段受力性能的分析,验证了下塔柱以及铸钢支座的安全性;对下塔柱和铸钢支座应力的分析结果表明,忽略接触非线性效应将可能低估塔柱的应力水平,从而影响对结构可靠性的判断。     

斜拉桥风致振动在Ansys中的实现

使用Ansys建立了某大跨度斜拉桥有限元模型,并对该斜拉桥进行动力特征分析,得到了该桥固有频率和振型;利用谐波合成法编制Matlab程序,合成了该斜拉桥的三维空间脉动风场,得到了该桥主梁和桥塔各离散点的脉动风速时程;利用各离散点的风速时程转化为有限元模型中各节点抖振力时程,并对该桥进行了抖振时域分析,得到了该桥在风荷载作用下的动力响应结果。     

菜园坝大桥施工阶段的抖振时域分析

重庆菜园坝长江大桥是钢箱系杆拱、桁梁的组合结构拱桥,其施工阶段的刚度与使用阶段相比要小得多。为避免抖振引起的施工安全问题,在利用线性滤波器中的AR模型进行了三维脉动风场模拟的基础上采用时域分析法对各施工工况下的抖振响应进行了分析,所得结果可直接用于工程设计和施工控制,也可为今后该类桥梁的设计和施工提供参考。     

大跨度矮塔斜拉桥V形钢主塔的竖转施工与结构分析

由于机场航空限高60 m的要求,宁波中兴大桥主桥采用了大跨度矮塔斜拉桥的设计方案,其V形钢主塔施工采用桥面上拼装然后竖转成型的施工方法。钢主塔竖转施工是主桥施工的一个重点与难点,着重介绍了钢主塔的吊装节段划分与竖转施工的主要步骤。根据施工步骤进行了主塔竖转过程的结构整体分析,得到了钢主塔及临时结构的整体受力特性。为进一步验证钢主塔竖转过程结构的安全性,对关键节点-竖转上转餃、下转铉以及上对拉较进行了有限元仿真分析,得到了关键节点的局部应力与变形。结构的整体与局部分析结果有效验证了钢主塔竖转过程中结构的强度与刚度能够满足相关规范的要求。     

苏通大桥MD3600塔吊抗风安全性评估研究

介绍MD3600塔吊在苏通大桥应用中,围绕其抗风安全评估分析进行的模态识别测试、结构应力监测、风速场和抖振力模拟、结构有限元时程响应分析、有限元计算结果和实测数据对比分析和模型优化,以及索塔-塔吊联合体系抗风安全性评估等科研工作。