三塔悬索桥中塔设计方法研究

为提高三塔悬索桥中塔设计效率,提出基于中塔纵向刚度区间进行中塔设计的方法。该方法在总体计算模型中将中塔等效为一根弹簧,根据全桥竖向刚度和主缆抗滑要求试算纵向刚度,得到中塔纵向刚度区间;从中选择合理的初始值进行中塔设计;将中塔代入全桥计算模型进行迭代计算,调整中塔材料和几何参数直至各项指标均满足规范要求。利用已建成的4座公路三塔悬索桥对该方法的准确性进行验证,同时构建公铁两用三塔悬索桥算例,应用该方法进行中塔设计。结果表明：3座公路三塔悬索桥中塔实际纵向刚度均在本文确定的纵向刚度区间内,且取实际中塔纵向刚度时,等效模型与实际全桥模型计算的活载挠度、主缆抗滑安全系数最大差异为8.1%;公铁两用三塔悬索桥算例的中塔纵向刚度设计终值与纵向刚度初始值的差异为13.9%,与常规桥塔设计方法相比迭代次数减少,设计效率提高。     

三塔悬索桥适应性及结构参数分析

针对建筑高度限制的要求,采用非线性分析软件BNLAS,分析了三塔悬索桥的适应性,讨论了支承体系、中塔刚度及形式,以及主缆矢跨比等主要参数对结构整体刚度、中塔主缆抗滑移和中塔强度的影响,并研究了中塔刚度的优化设计。分析表明,塔高限制条件下,三塔悬索桥具有较好的适应性;支承体系、中塔刚度及形式对三塔悬索桥的力学行为影响较大;塔高限制条件下,宜采用较大的矢跨比;依据相关分析,可确定中塔刚度的最优值。     

悬索桥主塔的一种简化分析方法

针对悬索桥主塔的初步设计,提出了一种简化分析模型。模型中采用等效弹簧模拟主缆对桥塔的约束作用,推导了考虑倾角变化的主缆约束刚度解析表达式,并与Ernst公式和有限元分析结果进行了对比。基于挠度理论,将桥梁荷载转化为作用于塔顶的水平力和竖向力,根据主塔受力平衡分析,建立了主塔荷载-位移矩阵方程。为了验证该文方法的正确性,建立了一个三塔四跨悬索桥有限元模型,然后对两种方法计算的主塔位移和弯矩结果进行了对比,结果吻合良好,表明该文提出的简化分析方法可以用于悬索桥主塔的初步分析与设计。     

三塔悬索桥主缆系施工应用技术问题分析和探讨

三塔悬索桥是一种新型的悬索桥结构,主缆系施工是保证其架设质量的关键步骤.分析三塔悬索桥主缆系结构特点,探讨三塔悬索桥主缆、吊索、索鞍和索夹的加工制造和安装过程中的应用技术问题.     

悬索桥结构分析中鞍座单元的研究及应用

在悬索桥的有限元计算中往往忽略鞍座对主缆的影响而直接采用成桥理论IP点建模,这种简化会对主缆线形计算带来误差。为提高有限元计算悬索桥主缆线形的精度,提出一种能精确模拟主缆和鞍座约束关系的3节点单元——鞍座单元。采用该单元可基于弹性悬链线的解析解迭代出主缆与鞍座的切点坐标,再根据该单元刚度矩阵元素的含义并利用静力平衡条件直接推导出其切线刚度矩阵。以国内某主跨1 650 m的悬索桥为例,将鞍座单元的切线刚度矩阵引入到该桥有限元整体计算中,计算结果表明,鞍座单元能精确模拟主缆与鞍座的实际情况,将其引入悬索桥的结构计算中能大幅度提高计算精度。     

三塔悬索桥中塔弹性纵向约束对结构设计的影响

以泰州大桥为例,用有限元法分析了三塔悬索桥中塔弹性纵向约束的合理弹性刚度,研究了弹性纵向约束对主塔、加劲梁、主缆以及结构动力特性的影响,研究结果表明,设置弹性索能有效改善三塔悬索桥的受力性能。     

泰州长江大桥主缆架设施工技术与控制指标

三塔悬索桥相对两塔悬索桥多了一个主跨,是一个全新的桥梁结构形式.其主缆架设要经过3个主塔,各工序均要复杂很多.笔者结合国内外首座千米级三塔悬索桥-泰州长江公路大桥上部结构主缆架设的施工进展情况,详细分析说明主缆施工中常遇到的困难及解决方法,为以后的三塔大跨悬索桥主缆施工提供有价值的参考.     

三塔悬索桥适应性及主缆抗滑移技术探讨

以泰州长江公路大桥等3座悬索桥为背景,分析三塔悬索桥的适应性,并对该桥式的中塔选型、主缆与鞍槽间的抗滑移安全系数及整体刚度的取值进行研究。研究表明:三塔悬索桥得以实施的技术突破关键是中塔采用合理的纵向抗弯刚度;主缆与鞍槽间的摩擦系数取0.20较为合适,建议主缆与鞍槽之间的抗滑移安全系数不小于1.65;泰州长江公路大桥在不计冲击力的汽车荷载作用下,加劲梁最大竖向挠度为4.337 m(向下),挠跨比为1/249,取用该挠跨比是对悬索桥整体刚度的尝试与实践;该桥主缆与鞍槽间摩擦系数若取用0.2,可进一步提高桥梁的总体刚度。     

结构参数对三塔悬索桥空气动力稳定性的影响分析

以在建主跨为1080m的三塔双跨悬索桥--泰州长江公路大桥为工程背景,采用三维非线性空气动力稳定性分析方法,分析主缆矢跨比、加劲梁恒载集度、加劲梁支承方式、中塔型式、缆索体系等结构参数对三塔悬索桥空气动力稳定性的影响,并探讨了具有良好抗风稳定性的三塔悬索桥的结构布置形式.结果表明:三塔悬索桥主缆的矢跨比在1/10～1/11范围内,主梁跨中设置刚性中央扣,增强中间桥塔的纵桥向刚度以及采用空间缆索体系或平面双缆体系时,可以获得较好的空气动力稳定性.     

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。     

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化.结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑.     

超大跨径悬索桥主缆刚度对成桥线形的影响

以主跨3300 m的超大跨径公铁两用悬索桥的设计方案为研究对象,根据已有文献的研究成果得出了超大跨径悬索桥主缆截面实际抗弯刚度的取值区间,分别做了考虑主缆抗弯刚度的几何非线性有限元法和完全忽略抗弯刚度的悬链线解析法的找形计算.对比分析表明:完全忽略主缆抗弯刚度对其线形和轴力的计算结果影响甚微;主缆抗弯刚度对施工控制参数...     

A形混凝土中塔多塔悬索桥设计与拓展应用研究

为提升悬索桥的连续跨越能力,以瓯江北口大桥为背景,结合长江上已建成的3座三塔悬索桥,对三塔悬索桥的设计理念、设计要点、适用性等进行研究。在此基础上,对采用A形混凝土中塔的不同跨数和不同主跨跨度的多塔连跨悬索桥方案进行受力分析和拓展应用。研究发现:三塔悬索桥的性能关键在于中塔,中塔的刚度对桥梁整体刚度起决定性作用;采用增设全竖隔板的新型中主索鞍,主缆钢丝与鞍槽间名义摩擦系数可达到0.3;采用A形混凝土中塔的三塔悬索桥大幅提高了结构整体刚度和抗风稳定性能;A形混凝土中塔应用于多塔连跨悬索桥时,其主要力学指标变化幅度有限,影响主缆滑移的显著因素是恒载与活载的比率。     

三塔四跨悬索桥合理结构布置形式研究

为明确不同结构布置形式应用在三塔四跨悬索桥中的合理性,构建了主跨600～1 400m范围内的5座三塔四跨悬索桥,对汽车荷载作用下结构竖向刚度及主缆抗滑系数这两项控制指标进行了计算分析,并深入探讨了不同主跨跨径下塔梁连接形式、缆梁连接形式及缆索系统布置形式对结构产生的影响。研究表明:三塔四跨悬索桥在单跨满布汽车荷载下,随主跨跨径的增大,"中塔效应"越易缓解;当对鞍座进行适当改进以提高主缆与鞍座间的名义摩擦系数后,三塔四跨悬索桥桥跨布置可大幅拓宽;塔梁连接形式对"中塔效应"的影响体现在其纵向约束存在与否,无纵向约束体系的竖向刚度及主缆抗滑系数显著降低;缆梁连接形式对"中塔效应"的影响非常明显,但其导致了中央扣及部分吊索的疲劳、锚固及索夹滑移问题;缆索系统布置形式对"中塔效应"影响较弱,协作体系仅会产生不利的影响。综合对比分析表明:从缓解"中塔效应"的角度出发,不设置中央扣,塔梁间设置纵向约束的平面缆体系更适用于三塔四跨悬索桥。     

自锚式悬索桥空间缆索分析与计算

对空间索面自锚式悬索桥主缆的受力特点进行理论分析。以天津富民海河大桥为例,验证了分析方法与计算方法的可靠性。采用空间模型,通过两个计算步骤对空间缆索悬索桥成桥状态和空缆状态主缆线形进行分析,首先是简化的索体系分析,得出主缆的初始几何形状和主缆水平张力;然后再进行精确分析,利用简化计算得出的结果进行迭代计算,直至收敛。通过缆索受力计算和分析,为今后设计、修建自锚式悬索桥提供一定的计算和分析方法。     

不等主跨三塔空间缆索悬索桥主缆线形解析计算方法

为精确求解地锚式不等主跨三塔空间缆索悬索桥的主缆线形,提出了基于分段悬链线理论和非线性GRG法、结合静力平衡条件和几何相容条件的悬索桥主缆线形解析计算方法.计算成桥线形时,建立与基本未知量数量相等的控制方程并规划求解基本未知量的合适取值,依次求解主跨、次主跨、边跨、锚跨线形.其中,求解主跨线形时需给定首末端及跨中点坐标...     

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.     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

马鞍山长江公路大桥设计与创新

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为主跨2×1 080 m三塔两跨悬索桥,右汊为主跨2×260 m三塔斜拉桥。左汊三塔悬索桥中塔的设计原创性地采用了钢-混叠合和塔梁固结体系,有效解决了三塔悬索桥的主缆与鞍座间的抗滑移问题及主梁的刚度问题。右汊采用3个不等高的拱形塔斜拉桥,桥型新颖、线形流畅、简洁美观。左汊跨江心洲大堤桥梁基础采用新型根式基础,大幅度提高了竖向承载力,降低了工程造价。     

泰州长江公路大桥三塔悬索桥牵引系统设计与施工

泰州长江公路大桥主桥采用主跨2×1 080m的三塔两跨悬索桥,为国内外首座千米级三塔悬索桥,单根主缆长3 100余米,为目前国内最长主缆。主缆采用PPWS法架设施工,主要介绍泰州大桥主缆施工牵引系统设计与施工,为今后三塔悬索桥施工提供一定的借鉴。