人行钢箱梁斜拉桥换索控制理论及参数影响分析

随着斜拉桥的数量日趋增多,相应的问题也日益严重,在斜拉桥使用寿命增长的同时,也面临着斜拉索更换的问题。目前国内外对人行斜拉桥换索施工控制的研究相对较少,该文依托哈尔滨市一机路彩虹桥换索工程,重点对人行钢箱斜拉桥换索影响因素进行了研究分析,对彩虹桥建立模型,分析温度变化、主梁刚度变化、拉索刚度变化、主梁自重变化、斜拉索张拉力变化等不同施工参数对结构受力的影响,结果表明:斜拉索张拉力的影响最为明显,温度影响较小,但每一施工参数的影响均应考虑。     

混凝土斜拉桥中预应力混凝土斜拉索的设计

1.前言本文着重探讨混凝土斜拉桥预应力混凝土斜拉索的设计方法。与轴向拉力荷载相比,预应力混凝土斜拉索的自重大,产生的挠度比相应的钢拉索要大,同时由于预应力混凝土斜拉索的抗弯刚度较大,在活荷载作用下,断面将产生较大的弯曲应力。     

拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

湿接缝滞后浇筑叠合梁斜拉桥线形控制技术研究

为了缩短叠合梁斜拉桥主梁安装施工周期,出现了一种多节段间湿接缝同时浇筑的多节段一循环的叠合梁安装工艺。这种新工艺会导致接缝处主梁在叠合前后的索力施加效果存在明显差异。为了解决这种新工艺下主梁的线形控制难题,本研究以主跨450 m的广西平南相思洲大桥为依托,利用理论分析、有限元计算与现场跟踪测试相结合的方法,对叠合梁斜拉桥在采用3节段一循环安装工艺下的线形控制技术进行了研究。研究表明,在湿接缝浇筑前受到刚度突变的影响,已叠合的节段刚度会出现变化,线形控制计算时应在湿接缝浇筑前对该循环范围内节段的抗弯刚度进行折减。本研究给出了多节段一循环施工的拉索合理张拉力优化原则。采用这一方法对相思洲大桥进行了线形控制,在合龙时主梁的最大高程误差为38 mm,合龙口相对误差为3 mm,线形整体平顺,控制效果良好。     

山区超高三塔斜拉桥结构设计探讨

三塔斜拉桥结构体系刚度相对较弱,提高体系竖向刚度、控制拉索应力幅、满足索塔受力要求是三塔斜拉桥结构设计的关键。以建设中的山区超高三塔结合梁斜拉桥为背景,运用空间有限元方法进行全桥多方案对比,研究索塔刚度、塔-梁支承体系对山区超高三塔斜拉桥结构力学行为的影响。结果表明,加大中塔刚度是提高三塔斜拉桥结构整体刚度的理想方式;边塔刚度对三塔斜拉桥结构整体刚度的影响较小;中塔塔-梁铰接、边塔竖向支承的结构体系对减小活载作用下的主梁挠度及温度作用下的塔底弯矩效果均较明显。     

斜拉桥活载几何非线性分析

介绍了斜拉桥的活载几何非线性原理及方法，并对某座斜拉桥进行活载线性和几何非线性计算，分析初始几何刚度、拉索垂度效应以及大位移效应对几何非线性的影响，分析了构件刚度及边界约束条件对斜拉桥非线性的影响。分析表明，初始几何刚度对斜拉桥的几何非线性影响最为重要．当计人初始几何刚度矩阵影响，按活载线性影响线加载法所得结果与几何非线性方法结果基本相同。当初始几何刚度不变，仅仅改变结构刚度及约束条件，对斜拉桥的几何非线性影响非常小。     

大跨度混合梁斜拉桥几何非线性影响分析

针对大跨度混合梁斜拉桥,采用有限元方法,通过以带刚臂的两节点悬链线索元模拟拉索、引入梁元几何刚度矩阵以及采用CR列式法,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应等非线性因素,建立了混合梁斜拉桥非线性分析模型;将该模型应用于荆岳长江大桥,并与线性计算结果作比较,分析非线性因素对混合梁斜拉桥计算分析的影响。     

三塔斜拉桥结构刚度参数敏感性研究

针对三塔斜拉桥在活载作用下的结构刚度问题,以5种跨径三塔斜拉桥为分析对象,通过改变主梁、斜拉索、索塔等主要构件刚度值,计算结构在活载作用下的结构刚度差异,研究了三塔斜拉桥竖向刚度及边塔、中塔纵向变位刚度的影响。研究结果表明:增加索塔刚度尤其是中塔刚度对提高大跨径三塔斜拉桥的结构刚度更经济有效,而对于小跨径的三塔斜拉桥来说,则可通过改变主梁或斜拉索的刚度来实现。斜拉索的刚度对边塔纵向变位刚度的影响较为明显,主梁次之。中塔刚度对中塔纵向变位刚度的影响较为明显,而边中塔刚度同时增加与仅增加中刚度的影响效应相差不到5%。     

矮塔斜拉桥无索区长度优化分析

矮塔斜拉桥是介于具有非常柔性斜拉桥和梁刚度较大的连续梁桥之间的过渡桥型。笔者针对矮塔斜拉桥结构特性,研究无索区的长度变化对主梁弯矩产生的影响,并以主梁的弯矩为目标,对斜拉索的布置方式进行优化处理,得到了经济、合理的结构形式及相应的结构特性。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法.该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力.以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分...     

三塔斜拉桥设计参数分析

为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征,为三塔斜拉桥设计提供参考,结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例,建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型,对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔刚度及采用辅助墩等措施进行参数分析,总结其受力行为的变化规律。计算结果显示:设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力,减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值;提高中塔刚度可以减少塔顶位移;提高边塔刚度对结构影响很小;提高中塔的塔高可以改善桥塔内力,但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。     

斜拉桥索梁耦合振动研究

研究了斜拉桥发生索梁耦合共振的机理与条件,充分考虑了拉索振动的几何非线性、垂度与桥面刚度的影响,建立了索梁耦合振动的数值计算模型.计算结果表明,拉索发生大幅振动与斜拉桥主梁的刚度以及拉索本身的振动特性有关,拉索可能在主梁振动的作用下发生1∶1的主共振或2∶1的主参数共振.根据计算结果讨论了这两种共振的性质,提出了抑制索梁耦合共振的方法.     

新型下拉索多塔斜拉桥结构体系探讨

下拉索多塔斜拉桥是最新提出的用于解决多塔斜拉桥中塔刚度的体系。以某长江大桥为工程背景设计几种多塔斜拉桥形式,对比分析新型下拉索多塔斜拉桥结构体系与其他体系的异同。分析表明,下拉索多塔斜拉桥结构体系能有效提高结构刚度,而且相对经济合理,是可推广应用的新型结构体系。     

斜塔无背索部分斜拉桥结构设计研究

结合工程实例,研究了斜塔无背索结构的静力平衡、结构特征以及设计计算方法,提出了斜塔无背索斜拉桥结构的分类原则、设计参数及构造特征,研究结果表明:斜塔无背索斜拉桥可按塔梁刚度比进行分类,柔塔刚梁类属于部分斜拉桥的范畴,设计参数主要采用竖向荷载分担率Ψ和拉索活载应力幅[σ]两个指标,构造上具有桥塔较柔且倾向边跨、主梁较刚且多跨连续、拉索以竖琴形为主等特点,设计计算重点在一般结构分析,常采用空间梁格法.     

V字形矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析研究

V字形矮塔斜拉桥是一种独特新颖的桥型结构，为了探明该桥结构参数变化对成桥状态的影响，获取参数的敏感性规律，以G310南水北调V字形矮塔斜拉大桥为背景，采用Midas/Civil有限元软件建立全桥有限元杆系模型，引入结构参数的敏感因子理论，总结出敏感性划分尺度，对该桥相关结构参数进行定量的敏感性分析，研究主梁自重、主梁刚度、主塔刚度、拉索刚度、索塔温差以及拉索初张力等结构参数对成桥状态下的桥梁线形、主塔内力和成桥索力的敏感程度。结果表明：拉索初张拉力对成桥状态下所有控制目标影响较大，为成桥状态的敏感参数；索塔温差对主塔内力与线形影响较大，为成桥状态的次敏感参数；主梁容重与主梁刚度对主梁线形与成桥索力影响较大，为成桥状态的次敏感性参数；而主塔刚度与拉索刚度对成桥状态影响较小，为非敏感参数。研究结果可为同类型矮塔斜拉桥施工控制提供参考。     

斜拉索的静力设计计算

斜拉桥设计过程中,需要对斜拉索进行精确设计计算,以确保每根拉索能精确安装就位,并使其成桥时线形和索力符合设计要求.根据拉索弦向张拉力已知这一条件,从斜拉索微段的平衡方程出发,推导了斜拉索设计参数的精确计算公式,并从精确解析式中直接得出忽略拉索弹性伸长的近似解,选择了两种跨度的钢拉索和CFRP拉索作为算例,比较了各种计算方法的计算精度,得出各种近似计算方法对于CFRP拉索的计算精度均高于钢拉索相应的计算精度等结论,为斜拉索的设计提供理论依据和建议.     

曲线梁斜拉桥的结构特点与设计方法

详细研究了曲线梁斜拉桥的结构特点,对曲线梁、斜拉索、索塔等构件受力特点进行了分析,对曲线梁斜拉桥的空间受力进行了探讨。提出针对曲线梁斜拉桥的设计方法,重点对构件选型设计、斜拉索与曲线梁的空间配置、塔梁墩连接体系等进行了研究探讨。相关讨论与结论,可为曲线梁斜拉桥的设计实践提供参考。     

Analysis on Frequency and Force of Stay Cable Considering Flexural Rigidity

以经典弦振动理论为基础,建立斜拉索振动分析的有限元模型,提出考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法.讨论抗弯刚度对斜拉索平衡索曲线的影响,绘制出距垂比随拉弯刚度比的变化曲线,得出了斜拉索的垂度随抗弯刚度的增大而减小的变化规律.针对西昌斜拉桥25对斜拉索的模态进行精确分析,以有限元的方法验证了斜拉索的模态超越现象,分别绘制频率和振型随索力的变化曲线,归纳索频率变化规律,提出索力测量的实用计算方法,采用频差法来判断实测各阶频率的阶数,并且以第2阶频率来进行索力计算.经工程实例验证,考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法可以有效排除由模态超越带来的索力计算偏差,适用于各种长度的斜拉索以及在施工过程中各阶段的索力测量计算.     

大跨度混合梁斜拉桥拉索减振研究

大跨度斜拉桥跨度大、拉索长、刚度小,使得斜拉桥极易受各种外界激励而发生振动。拉索更是因为其质量小、柔度大、结构阻尼低的特点,极易发生振动。并且随着斜拉桥跨径的不断加大,拉索越来越长,拉索的振动问题也日益突出。本文详细分析了抖振、涡激振动、干索驰振、风雨激振等拉索主要振动形式对大跨桥斜拉索的影响,并计算了相应的临界风速与阻尼比要求。对比分析了CIP规范、FIB规范、PTI规范以及我国规范《公路斜拉桥设计细则》(JTG D65-01-2007),研究了拉索最低阻尼比的取值要求,详细分析了各种拉索振动及其减振措施,以供拉索阻尼器选型时参考。     

独塔双索面斜拉桥抗震性能研究

大跨度斜拉桥在地震力作用下梁体与墩台间较大的相对位移往往导致落梁或者相邻两跨梁体碰撞等震害的发生.该文着重介绍了一种新型拉索减震支座,它能够有效地降低地震下墩梁相对位移值.采用SAP2000通用有限元分析软件建立考虑桩土相互作用的斜拉桥三维有限元模型,分别对墩梁间设置普通盆式支座与拉索减震支座的结构动力响应进行了研究,对比分析了两种工况下墩梁相对位移以及桥墩底部地震力(弯矩和剪力)等的变化规律,表明拉索减震支座能够有效减小地震中墩梁之间的相对位移值.