拉索对斜拉桥体系面内弯曲频率的影响分析

在推导斜拉桥体系面内弯曲频率的基础上,引入斜拉桥体系拉索影响系数,反映斜拉桥体系的拉索对面内弯曲频率的影响,通过斜拉索影响度的概念定量分析拉索对斜拉桥体系弯曲频率影响的相对量值。通过对四座斜拉桥体系的对比分析,证明用斜拉索影响系数及斜拉索影响度的概念可以更直观反映矮塔斜拉桥与常规斜拉桥动力性能的差异。这个结论对认识矮塔斜拉桥与常规斜拉桥二者的受力特性有一定的参考意义。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥静力分析

为了解柔梁密索体系矮塔斜拉桥结构静力特性,以主跨380 m的双索面柔梁密索体系混合梁矮塔斜拉桥——潮惠高速榕江大桥为背景,利用MIDAS Civil有限元软件建立柔梁密索体系矮塔斜拉桥和常规斜拉桥2种方案桥梁模型,对主梁内力和斜拉索索力进行对比分析。结果表明：柔梁密索体系矮塔斜拉桥的力学行为与常规斜拉桥基本相似,可通过调整斜拉索索力达到“梁平塔直”的合理成桥状态,主梁弯矩较小,但主梁轴力和斜拉索索力比常规斜拉桥大;正常使用阶段主梁活载内力较常规斜拉桥大,斜拉索活载应力幅值与常规斜拉桥相当,斜拉索的安全系数应按2.5进行控制;运营阶段柔梁密索体系矮塔斜拉桥主梁应力明显高于常规斜拉桥主梁应力,但均满足规范要求。     

公路矮塔斜拉桥自振特性分析

通过对某公路矮塔斜拉桥进行有限元分析,得出该矮塔斜拉桥的自振特性。同时分析桥梁成桥状态不同结构体系,桥塔、桥墩刚度,斜拉索刚度等因素对桥梁自振特性的影响,并进行对比分析。     

矮塔斜拉桥静力性能的有限元分析

矮塔斜拉桥是近年来兴起的一种新型的桥梁,就其结构特性介于斜拉桥和连续梁之间,矮塔斜拉桥的整体刚度主要由梁体提供,斜拉索主要起体外预应力的作用。如果把连续梁桥归类于刚性桥型,把斜拉桥归类于柔性桥型,则矮塔斜拉桥为一种刚柔相济的新桥型。以ANSYS10.0建立有限元模型,通过对矮塔斜拉桥、连续刚构桥、斜拉桥作静力性能的对比分析,探究矮塔斜拉桥的力学特性,以便今后作为借鉴。     

高速铁路刚构矮塔斜拉桥徐变影响因素分析

矮塔斜拉桥具有结构刚度大、施工方便、经济性好等优点,近年来在铁路桥梁中得到广泛应用。文中以淮宿蚌铁路淮河矮塔斜拉桥作为工程依托,建立有限元模型,研究徐变系数、塔高、斜拉索索力、无索区长度及预应力对工后徐变的影响。结果表明,(1)采用铁路徐变模式3年延续期和公路徐变模式10年延续期计算所得跨中徐变接近;(2)通过改变矮塔斜拉桥塔高、斜拉索布置、斜拉索索力和预应力均可改善工后徐变。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

日本梦翔大桥的设计与施工

日本梦翔大桥由2跨PC连续箱梁桥和3跨PC连续矮塔斜拉桥组成,跨越熊野河的陡峭峡谷.矮塔斜拉桥采用高强度、自密实混凝土,使上部结构更加细长,地震响应程度有所减小.矮塔斜拉桥桥墩采用柱式墩身,沉箱式桩基础;桥塔为Y形倾斜结构,桥塔中预埋钢锚箱,塔端斜拉索锚固在其中;箱梁中设置12×φ15.2体内预应力钢束和19×φ15.2的体外预应力钢束,梁端斜拉索锚固在混凝土桥面翼板的加劲肋上;斜拉索采用27×φ15.2的多股钢绞线束.大桥主梁采用挂篮对称悬臂浇筑,桥塔混凝土浇筑与斜拉索的安装和张拉同步进行,斜拉索采用主梁两端翼板下方4个千斤顶依次同时安装和张拉.     

矮塔斜拉桥塔高优化分析

通过大型通用有限元分析软件Midas/Civil建立模型,在索力影响矩阵的基础上,以斜拉索初张力为目标,建立矮塔斜拉桥塔高优化模型,分析了塔高变化对主梁内力产生的影响,并对兰州小西湖黄河大桥塔高进行了优化计算分析.结果表明,在不增加斜拉索总面积和基本不改变配索量的前提下,通过合理调整斜拉索的初张力可以达到优化塔高的目的,其优化效果非常明显.矮塔斜拉桥的塔高降低且斜拉索初张力采用优化值后,全梁的挠度图、弯矩图更平顺,可以改善矮塔斜拉桥主梁的受力性能.对于PC矮塔斜拉桥而言,塔跨比在0.08～0.125之间,结构整体受力合理,在0.11时,斜拉索在其容许应力范围内利用率最高.     

刚性组合支架在斜拉桥主塔安装施工中的应用

单塔无背索斜拉桥是一种造型独特、受力及结构复杂的斜拉桥。神舟友谊大桥无背索斜拉桥主塔为半椭圆弧门形塔,倾斜的塔身抵挡斜拉索传递的桥面荷载,组成了梁塔结构的平衡体系。主要介绍神舟友谊大桥主塔安装采用刚性组合支架安装的施工技术、主塔安装测量控制技术、主塔安装关键施工技术,为无背索斜拉桥的主塔安装施工提供有益的借鉴。     

矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化研究

在研究一般斜拉桥成桥索力优化方法的基础上,针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲能量最小为目标、以主梁主塔单元的弯矩和轴力以及部分关键节点的位移为约束条件的矮塔混凝土斜拉桥索力优化方法。应用MIDAS/CIVIL2010＂未知荷载系数＂模块,对某混凝土矮塔斜拉桥实际工程进行成桥索力优化。分析结果表明,此种方法可以方便得到满足设计要求的合理成桥索力。     

缆索风荷载对悬索桥风效应的影响研究

随着悬索桥跨径的增大,缆索直径和作用在缆索上的风荷载都将相应增加,对悬索桥静风效应和动力风效应（主要是指空气动力稳定性）的影响将可能不容忽视。通过推导,建立了作用于缆索上风荷载的计算模型。以润扬长江大桥为背景,分析了缆索风荷载对悬索桥静风效应和空气动力稳定性的影响。结果表明：缆索风荷载对悬索桥静风效应的影响比较显著,但对于空气动力稳定性则没有影响。     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

基于力学与造价的CFRP-钢组合拉索斜拉桥设计理论

针对1400～2800m主跨斜拉桥整体刚度不足的问题,提出一种新型结构方案——碳纤维增强塑料（CFRP）-钢组合拉索斜拉桥。该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,组合2种材料高强轻质及弹性模量高的优点,以：达．到提高斜拉桥整体刚度的设计目的。通过基于力学与造价的参数分析提出该组合拉索斜拉桥的3种设计原则：等安全系数等效刚度最优、等安全系数等效刚度性价比最优、等造价等效刚度最优,并分别给出详细的设计步骤及设计用图。最后,进行了多种方案1400m主跨斜拉桥试设计。结果表明：CFRP-钢组合拉索斜拉桥在力学与经济性方面均具有一定优势,其工程应用具有可行性,是主跨为1400～2800m斜拉桥的优选方案之一。     

在役桥梁结构横向连接状态的评价方法研究

以某公路桥梁的检测及状态评估为背景，结合桥梁的荷载试验，介绍了在役桥梁横向连接状态的评价方法，提出了基于挠度测试与理论横向分布系数对比的桥梁横向连接的评判方法，并对其评定过程进行了分析。     

应用CFRP索的缆索承重桥梁抗风稳定性研究

为了探讨CFRP索在缆索承重桥梁中应用的可能性,以缆索等轴向刚度为原则,基于润扬长江大桥和1400 m主跨斜拉桥设计方案,分别拟定了同跨径应用CFRP索的悬索桥和斜拉桥,并运用三维非线性空气动力稳定性分析方法进行了抗风稳定性分析。分析结果表明:缆索承重桥梁采用CFRP索后,由于结构自振频率特别是扭转频率的显著提高,其空气动力稳定性要好于钢索的缆索承重桥梁。因此从抗风稳定性角度而言,缆索承重桥梁采用CFRP索是可行的,缆索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

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。     

1 000 m级CFRP索斜拉桥静力特性分析

通过具体算例采用有限元法分析CFRP索斜拉桥的各非线性因素的影响量,并与钢索斜拉桥进行对比。鉴于CFRP的线膨胀系数远小于钢材或混凝土的线膨胀系数,计算了4种不同结构体系的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥在温度荷载下的静力反应,计算结果表明CFRP索斜拉桥相对于钢索斜拉桥在静力方面具有较多优势。     

服役斜拉索疲劳状态的全场域在线实时监测与智慧感知

为了能对斜拉桥拉索的服役性能进行更为准确和及时的评估,提出了一套服役期拉索疲劳状态评估的全场域实时监测与智慧感知技术方案。该方案首先给出了基于拉索横向动刚度分析理论的拉索全场域、全应力时程的实时感知方法,其次利用Miner线性疲劳累计损伤理论评估拉索全场域的疲劳损伤状态;最后,将其应用于一座斜拉桥的拉索的振动监测信息处理上,证明了所建议的技术和方案可实现服役拉索疲劳状态的全场域实时监测和智慧感知。具体结论如下:在拉索疲劳应力幅的组成中,由外荷载引起的索端位移产生的索力变化所产生的应力占比最大,当拉索发生较大幅度振动时,振动附加索力变化产生的应力也不可忽略;通过对拉索疲劳应力幅的统计分析发现,与长索相比,短索对外荷载更加敏感,通常会引起更大和更频繁的索力变化,故在斜拉桥拉索疲劳分析中,应对短索给予更多的关注;在拉索疲劳损伤分析时,弯曲应力和腐蚀的影响非常显著,若要使拉索疲劳寿命的预测更接近实际工程情况,需要考虑弯曲应力和腐蚀的影响;在应力幅较大的区域,对应循环次数较少,但拉索疲劳损伤度较大,在应力幅较小的区域,虽然循环次数较多,但拉索的疲劳损伤度较小,所以,在疲劳分析中,拉索应力幅比循环次数更值得关注。     

超大跨度缆索承重桥梁结构体系

设计和建造跨海连岛大桥是新世纪桥梁工程面临的巨大挑战。超大跨度桥梁并不只是常规概念的外推,需要与之对应的结构体系。从根本上改变缆索承重桥梁的缆索体系,可以突破跨度极限。本文指出了常规结构体系向更大跨度发展的制约因素,从缆索体系的角度介绍了超大跨度斜拉桥、悬索桥以及斜拉 悬索组合桥可能采用的各种体系。这些体系试图在静力、动力方面能远远超出现有限制范围,极大地提高桥梁的跨越能力。同时,新体系的采用也给材料、设计和施工提出了很大的挑战。     

基于裂缝宽度扩展评价钢筋混凝土桥梁承载能力的研究

随着我国桥梁事业的快速发展,对现役桥梁结构状态进行评估显得越来越重要。在荷载试验的基础上,提出根据裂缝宽度扩展情况分析评估钢筋混凝土桥梁承载能力的方法,并用1组钢筋混凝土矩形截面梁的模型试验验证该评估方法。通过试验数据分析与计算,探讨裂缝宽度扩展评价钢筋混凝土桥梁承载能力方法中安全评估等级的取值范围,验证该方法在实际工程中的可行性。