考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥成桥状态力学性能分析

针对目前进行悬索桥分析时不考虑主缆抗弯刚度的现状,以某特大跨自锚式悬索桥为工程背景,在定性分析考虑主缆抗弯刚度后主缆、吊索、加劲梁、主塔等关键构件受力与线形特点的基础上,探讨不同简化假定条件下主缆受力与线形计算公式;运用有限元软件MIDAS/Civil,通过选取适当的单元类型及合理的结构参数建立有限元模型,分析比较考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥成桥状态下的力学特性,探讨考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥的力学行为,得到考虑主缆抗弯刚度后结构整体刚度有所加强的结论。     

混凝土加劲梁自锚悬索桥动力特性影响因素分析

以国内某混凝土加劲梁自锚悬索桥为研究背景,在总结前人研究成果的基础上,采用Midas Civil程序建立"脊骨梁"式有限元模型,研究结构自重与加劲梁横弯、竖弯与扭转刚度对混凝土加劲主梁自锚悬索桥动力特性的影响。结果表明结构自重变化对混凝土加劲主梁自锚悬索桥的动力特性影响较大,主梁竖弯刚度与扭转刚度对竖弯振动频率与扭转振动频率的影响较大,但横弯刚度对横弯振动频率影响不明显。     

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异.针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析.结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振.各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型.     

自锚式悬索桥吊索目标索力影响参数分析

为了解各结构参数偏差对自锚式悬索桥吊索目标索力的影响,以吉林市雾凇大桥(预应力混凝土自锚式悬索桥)为例,采用有限元数值分析方法,分析在控制索力和控制索长2种方法下,桥塔和主梁抗弯刚度、体系温度、主缆和吊索抗拉刚度、主梁自重、中跨和边跨主缆长度参数偏差对吊索目标索力的影响,并进行实际工程分析。结果表明:主梁自重和边跨主缆长度对吊索目标索力的影响显著,而除主缆抗拉刚度和中跨主缆长度对吊索目标索力有一定的影响外,其余各结构参数偏差对吊索目标索力均影响甚微;在相同参数偏差影响下,各吊索索力在2种控制方法下的总体偏差量基本相同;控制索长法获得的吊索目标索力值相对均匀,对脱架后的主梁受力有利,而控制索力法能够进行结构参数识别,对制定吊索的后续调整方案有利。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

中央扣对大跨径自锚式悬索桥动力特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨径自锚式悬索桥地震反应的影响,结合某主跨406 m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas/Civil程序建立其未设中央扣、设置刚性和柔性中央扣的三种有限元模型,使用多重Ritz向量法分别得出三种模型前180阶自振频率及振型,分析对比中央扣对三种模型动力特性的影响。研究表明：中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

自锚式悬索桥结构参数变化对结构静力特性的影响

自锚式悬索桥因其优美的造型受到人们越来越多的关注,近几年来已有多座自锚式悬索桥建成。文章以一座自锚式独塔悬索桥为例,运用MIDAS/CIVIL软件对整桥进行建模,并通过改变主缆矢跨比、加劲梁预拱度、加劲梁轴向和竖向刚度、主缆抗拉刚度,来分析结构参数变化对桥梁静力特性的影响。     

CFRP主缆自锚式悬索桥静动力性能及其地震响应研究

为了研究CFRP材料作为主缆应用于自锚式悬索桥的静动力特性,以一独塔自锚式悬索桥为例,建立三维有限元模型,分别应用CFRP材料和高强钢材作为其主缆进行对比分析,其中CFRP主缆按照与钢材等强度和等刚度的原则设计,在汽车荷载和风荷载的工况下,比较其静力特性,在横向、纵向和竖向3个方向的地震激励工况下,比较其地震响应特性。分析结果表明:将采用等刚度原则设计的CFRP材料作为自锚式悬索桥的主缆后,主梁弯矩、主缆拉力均有所减小,结构内力有了明显改善,桥梁自身的偏位也较钢主缆的自锚式悬索桥有了大幅度的减小,桥梁结构的振动频率却呈现出增加的状态,这些对于桥梁是非常有利的,而采用了CFRP主缆的自锚式悬索桥表现出更好的地震响应。因此,从静、动力特性及其地震响应而言,采用等刚度原则设计的CFRP主缆的自锚式悬索桥的性能最优。     

基于ANSYS的自锚式悬索桥有限元建模和分析方法

从自锚式悬索桥的受力特点和ANSYS单元特点出发,阐述了基于ANSYS的自锚式悬索桥主梁、主塔、吊索、主缆、预应力、主索鞍、散索鞍(套)等关键构件的单元选取及其参数确定的方法和技巧,介绍了静力计算和模态分析等关键计算内容的实施方法,截面应力等关键结果的后处理方法,并给出了算例.杭州江东大桥自锚式悬索桥算例表明了该方法的可行性和优越性.     

独塔非对称自锚式悬索桥合理约束体系研究

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区逐渐传递到主跨加劲梁,竖向分力则主要通过边跨自重平衡。在静力情况下,主梁为超静定体系;在动力情况下,通常为全漂浮或者半漂浮体系来达到减隔震目的。这样就会造成主梁约束转变的情况,这个问题在独塔非对称自锚式悬索桥中尤为凸显。本文以太原市通达街跨汾河的四跨独塔非对称自锚式悬索桥为背景工程,建立全桥有限元模型,分析了全桥在静力及动力情况下不同约束体系对全桥受力的影响,为今后同类型结构设计提供依据。     

空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工控制

体系转换是悬索桥施工中的关键工序,决定着结构体系能否实现自锚.空间主缆自锚式悬索桥体系转换过程中主缆的横桥向位移、吊索转角和吊杆之间的相互影响较大,使得吊索张拉过程极其复杂.该文依托哈尔滨市阳明滩大桥——556 m五跨双塔空间主缆自锚式悬索桥,针对空间主缆自锚式悬索桥体系转换施工过程中的结构受力和变形特点,遵循体系转换方案的原则,分析了两种张拉方案,即从短索开始张拉和从长索开始张拉.运用有限元软件Midas Civil建立全桥模型,综合考虑成桥目标、结构受力安全等原则,给出了具体的吊索张拉路径.张拉过程中根据索力和位移两个参数的敏感性,对于不同的施工阶段,采用不同的控制原则.主缆放张尝试,完成吊索张拉,依据吊索无应力长度不变的原则,进行吊索微调.阳明滩大桥体系转换结束后,吊索索力误差在7％以内,主缆线形误差在5 cm以内,主梁线形误差最大值为5.9 cm.     

自锚式悬索桥动力特性及结构参数影响规律研究

以浙江省江山市北关大桥——自锚式悬索桥为工程实例，利用大型通用有限元程序ANSYs建立空间有限元模型，并计算了前20阶频率及振型。然后具体探讨分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数的变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响规律，同时对1座虚拟的相同跨径的地锚式悬索桥进行了对比分析，比较了这两类桥的动力特性，得到了一些有意义的结论，可为自锚式悬索桥的固有振动分析、抗风抗震设计提供参考依据。     

自锚式悬索桥主梁面内稳定实用简化计算方法探索

自锚式悬索桥是一种特殊的悬索桥桥型,他将主缆直接锚固于加劲梁的两端,由主梁直接承受主缆中的水平分力。这使得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,此时主梁内的临界轴力如何求解是一个十分重要的问题。主要是在弹性支承连续梁临界轴力求解方法的基础上,探索自锚式悬索桥主梁面内稳定临界轴力的实用简化计算方法,并以抚顺万新大桥为例,分别采用实用简化计算方法和有限元计算方法分析其稳定性。为自锚式悬索桥主梁面内稳定的计算提供了一种新方法。     

自锚式悬索桥先斜拉后悬索的体系转换模拟

针对大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出了"先斜拉,后悬索"无支架法的总体施工方案,即先形成临时斜拉桥,再进行斜拉桥向悬索桥的体系转换。以600 m超大跨度的鹅公岩自锚式悬索桥为分析案例,采用无应力状态控制法实现了两种独立缆索支撑体系——临时斜拉桥和自锚式悬索桥共存。通过体系转换方案比选出推荐方案,表明临时斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可降低主缆与主梁的高差,从而减少了吊索张拉次数和接长杆长度,体系转换方案得以优化。经ANSYS有限元模拟由斜拉桥向悬索桥的体系转换过程,其结果与设计预期目标吻合较好,给出了该方案实施下主缆、主梁、临时钢塔、主塔、吊索和斜拉索在各施工步骤下的反应,并得到以下结论:(1)"先斜拉,后悬索"的总体施工方案可解决大跨度自锚式悬索桥无法使用支架法的施工问题;(2)通过调整体系转换前的主梁线形,可大幅度降低体系转换难度;(3)对于几何非线性显著的斜拉桥向悬索桥体系转换过程中,吊索张拉方案、斜拉索力调整和拆除时机顺序等问题的确定至关重要。     

自锚式悬索桥主梁误差影响研究

选取了主梁恒载重量、吊索长度、主梁有效预应力值三项因素,研究了当其分别存在误差时,对自锚式悬索桥主梁的内力和位移的影响,分析了自锚式悬索桥主梁的内力和位移敏感区域,对比了三项因素同样误差5%以内对主梁影响的程度。     

自锚式悬索桥缆索线形的解析法计算

以浙江江山北关大桥为工程背景,推导了自锚式悬索桥主缆线形的解析计算方法,通过该计算方法来确定主缆在恒载作用下的几何特征值和内力值,所述的原理和方法对自锚式悬索桥主缆线形的解析计算具有普遍的指导意义.     

独塔双跨空间索面自锚式悬索桥体系转换方案确定

针对以独塔自锚式不对称空间缆索悬索桥在体系转换施工期的受力和变形特点,以广州猎德大桥为例,系统地总结和提出该类悬索桥吊索张拉方案(含鞍座顶推)确定原则,给出了吊索张拉方案,在参数敏感性分析基础上,结合自锚式悬索桥不同施工阶段的力学特点,提出体系转换过程中及桥面铺装后吊索张拉的控制原则和施工方法,为同类桥梁吊索张拉和鞍座顶推施工提供参考。     

中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震反应的影响,该文以某主跨406m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas有限元分析软件建立其未设置中央扣、设置柔性中央扣、设置刚性中央扣的不同计算模型,使用多重Ritz向量法分别得出3种模型前180阶自振周期及振型,分析对比中央扣对3种模型动力特性的影响;并考虑纵横竖3个方向的共同地震力作用时,对3种模型分别进行弹性阶段的反应谱分析。研究表明:中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

空间主缆自锚式悬索桥成桥吊索索力优化计算

成桥吊索索力的计算以及主缆线形的确定是空间自锚式悬索桥设计的难点,关注加劲梁的合理受力状态,选取合适的目标函数、设计变量和状态变量,探讨吊索索力的优化计算方法。在吊索力确定以后,结合索段数值分析法和非线性有限元法可以得到自锚式悬索桥主缆的线形和无应力索长。该方法可以推广到空间自锚式悬索桥的初步设计计算中。并以江西上饶大桥为例,验证该方法的有效性。     

混凝土自锚式悬索桥合理成桥线形与空间内力分析

混凝土自锚式悬索桥以造型独特、经济性好、适应性强而成为城市中小跨径景观桥梁极具竞争力的桥型之一。文章以某混凝土自锚式悬索桥为工程背景,首先运用等代简支梁法推导出合理成桥线形,而后运用空间非线性有限元程序对该桥进行了空间计算,对其受力性能进行研究,并分析矢跨比、主梁拱度等参数对结构的影响。结果表明,随着主缆矢跨比的减小,主缆拉力增大,主梁压力增加,结构的整体刚度减小;主梁拱度提高了结构的刚度。结论可以为该种桥型结构的设计提供参考。