大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥的动力特性

为研究大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥结构参数对动力特性的影响,以岳口汉江特大桥为背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,分析了边中跨比、结构自重和刚度、钢混比等参数及有无辅助墩和横向抗风支座对桥梁动力特性的影响。结果表明:该桥振型排列合理,耦合程度低;钢混比和边中跨比对主梁基频影响极大,辅助墩可以有效提高桥梁的整体刚度;无横向抗风支座对主梁振型影响较大,但对桥塔振型影响不大;主梁刚度和自重对本桥前3阶振型的振动频率影响显著;桥塔自重主要影响主塔侧弯和纵弯频率;斜拉索刚度主要影响主梁竖弯和主塔纵弯频率。     

青山长江大桥主航道桥结构动力特性分析

研究目的:青山长江大桥主航道桥是目前世界最大跨径全漂浮体系斜拉桥,桥塔为目前世界最高的A形桥塔,主梁为目前长江上最宽的钢箱梁,其动力特性是结构受力特性的关键,与常规斜拉桥相比具有独特之处。本文采用ANSYS建立空间有限元计算模型,对青山长江大桥主航道桥成桥状态、施工阶段最大单悬臂状态结构动力特性进行分析,从而为进一步进行结构抗震、抗风性能分析研究奠定基础。研究结论:(1)在成桥状态时,结构前3阶振型分别为纵飘、对称侧弯、对称竖弯,对应周期分别为14.22 s、6.25 s、4.78 s;在最大单悬臂状态时,结构前3阶振型分别为侧弯、竖弯、竖弯,对应周期分别为8.4 s、4.44 s、2.93 s,两种状态均属于长周期结构;(2)成桥状态和最大单悬臂状态时,结构侧向刚度均偏弱,对横向风致振动响应敏感;(3)结构采用A形桥塔、超宽主梁、空间双索面提高了结构的扭转频率和抗扭刚度,增强了结构的抗扭稳定性,边跨设置辅助墩提高了结构频率和刚度;(4)在成桥状态时,结构的高阶振型中出现了振型的耦合现象;在最大单悬臂状态时,结构的低阶振型中即出现了振型的耦合现象;(5)本研究成果可为大跨度全漂浮体系斜拉桥结构抗震、抗风设计提供依据。     

金海公铁两用斜拉桥方案设计

研究目的:本文以金海特大桥跨磨刀门水道主跨480 m公铁两用斜拉桥方案设计为背景,针对大跨度公铁两用混合梁斜拉桥设计所应考虑的各项因素,建立不同形式的主桥空间有限元模型,目的是对比不同跨度辅助墩、不同塔高以及主梁类型对该结构力学性能的影响,从而确定合理的结构布置形式。研究结论:(1)主跨480 m斜拉桥采用公铁同层建造,具有结构合理,分建过渡时灵活方便,结构刚度大,车桥动力性能好,抗风、抗震性能好等优势,能够按照规范满足各种设计荷载组合下的结构强度、刚度等要求;(2)边跨必须设置辅助墩,以提高结构刚度,减少索、梁疲劳,而边跨布墩的多少、辅助墩之间的间距大小将取决于边跨的施工方案及整体结构的造价;(3)分离式扁平钢箱梁截面的扭转刚度较大,抗风稳定性好,经风车桥耦合振动分析,主梁结构能够提供较高的舒适性和安全性;(4)本研究成果对今后公铁合建斜拉桥结构选型工作具有一定的指导意义。     

海洋强风环境钢桁梁斜拉桥施工阶段风致效应分析与振动控制

以一座新建跨海铁路主跨364 m钢桁梁斜拉桥为背景,分析海洋强风对钢桁梁斜拉桥最大单悬臂状态下的影响,对比不同抗风措施下风致振动的抑振效果。结果表明：采用JTG/T 3360-01—2018《公路桥梁抗风设计规范》推荐的湍流场参数和单位气动导纳函数预测的抖振响应结果偏于保守,可用于大跨度桥梁初步设计阶段;实测湍流场参数可以很好地估计桥梁抖振响应,尤其是横桥向响应;测量桥址的风速对合理设计和施工海洋强风场斜拉桥具有重要意义;辅助墩、斜撑、调谐质量阻尼器和抗风拉索的减振效率依次递减;由于跨海大桥施工过程中增设临时墩会大幅提高建设成本,而斜撑方案只需要在主塔和墩附近设置临时钢结构的斜撑,不会大幅提高施工作业量,推荐采用斜撑方案。     

自锚式预应力混凝土矮塔斜拉桥的力学极限跨径研究

从主梁竖向挠度及应力、拉索强度、屈曲稳定性、抗风稳定性等的5个方面探讨了基于当前技术条件下的自锚式预应力混凝土矮塔斜拉桥的极限跨径。研究表明:屈曲稳定性是限制矮塔斜拉桥跨径增大的决定性因素,恒活载作用下的主梁应力居次要地位,而主梁挠度、拉索强度及结构抗风稳定性对该结构体系的极限跨径影响很小。预应力混凝土矮塔斜拉桥极限跨径的突破首先要解决该结构体系的屈曲稳定性问题。该研究成果可用于双塔塔梁固结、墩支承体系的矮塔斜拉桥的初步概念设计阶段选择合理的结构参数。     

双塔单索面部分斜拉桥模态与地震反应分析

研究目的:为研究双塔单索面部分斜拉桥的抗震性能,对双塔单索面部分斜拉桥进行动力特性分析及地震反应时程分析.分析结果可为双塔单索面部分斜拉桥的设计提供理论指导.研究结论:通过建立双塔单索面部分斜拉桥的动力分析力学模型,运用有限元法对部分斜拉桥进行了动力特性与地震反应时程分析.模态分析表明:双塔单索面部分斜拉桥的第1振型为主梁对称竖向弯曲,第一自振频率比漂浮体系的斜拉桥大,因此受竖向地震、风和车辆振动的影响较大.研究了在多遇地震作用下桥结构的内力和变形规律,分析了部分斜拉桥的抗震性能,研究表明:部分斜拉桥在50年超越概率为10%的多遇地震作用下满足抗震设计规范的要求.     

徐盐高铁盐城特大桥主跨312 m钢桁斜拉桥总体设计

徐盐高铁盐城特大桥为全线控制性工程,主桥横跨新洋港,采用跨度布置为(72+96+312+96+72) m的双塔双索面连续钢桁梁斜拉桥,半漂浮体系、塔梁之间设置阻尼器及速度锁定装置。主梁采用2片主桁,三角形桁式,桥面为正交异性板整体钢桥面,道砟槽范围内采用热轧不锈钢复合钢板。桥塔为H形花瓶式混凝土塔,塔座以上全高123 m,交接墩和辅助墩采用拱形双柱式门式墩。全桥共设置48对环氧平行钢丝斜拉索,平行索面,呈扇形布置,在塔端采用齿块锚固,在梁端采用锚拉板锚固。考虑施工期间台风影响周期较长且强度较大,利用桥址特点,边跨钢梁采用支架法架设,主跨钢梁利用桥面架梁吊机单向悬拼架设,并配合有效的抗风措施,大幅提高了施工过程中的结构抗风稳定性。     

大跨公轨两用悬索桥动力特性的参数敏感性分析

为了深入研究大跨度公轨两用悬索桥的动力特性,以贵州省在建的马岭河三号特大桥为研究对象,基于Midas/Civil建立全桥三维离散单元有限元模型,采用子空间迭代法进行模态分析,得到该桥的自振频率和振型,并采用控制变量法,分析主塔刚度、主缆刚度、加劲梁刚度、吊杆刚度、恒载集度、中央扣和横向抗风支座等六类结构关键参数对其动力特性的影响。研究结果表明:该桥基频为0.172 Hz,对应振型为主梁1阶正对称侧弯,该桥自振频率较同等跨径的普通公路悬索桥高,结构整体刚度较大;增大主塔刚度,主塔侧向振动频率提高;增大主缆刚度,主梁1阶竖向振动和扭转频率提高;增大吊杆刚度,纵飘频率有一定程度提高;增大加劲梁刚度,主梁侧弯和主梁扭转振型频率的提高显著,有助于提高结构的横向刚度和改善结构的颤振性能;而增大恒载集度,以主梁振动为主的侧弯、竖弯、扭转振型的自振频率均有不同程度的降低;中央扣和抗风支座能有效提高结构的整体刚度。     

超250 m级高塔铁路斜拉桥减隔震设计参数影响分析

为了研究西南山区超250 m级高塔大跨铁路斜拉桥抗震约束体系,获得大桥减隔震关键设计参数合理取值范围,以跨径布置(70+208+500+208+70) m的双线铁路钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元分析方法,研究大桥地震响应特征,分析塔梁处设置不同纵向弹性刚度时大桥动力特性和结构地震响应规律,探讨黏滞阻尼器设计参数对大桥各关键构件地震响应的影响规律。研究结果表明：这类超250 m级高塔铁路斜拉桥设置黏滞阻尼器是十分有必要的。在塔梁、墩梁位置处同时设置黏滞阻尼器可以有效控制超250 m级高塔铁路斜拉桥的梁端位移,明显改善超高塔自身的地震力分布情况。研究得到的大桥地震响应随黏滞阻尼器设计参数的变化规律,以及适用于超高塔铁路斜拉桥的合理阻尼器设计参数,可为今后类似工程提供参考依据。     

石河子独塔斜拉桥横向抗震合理约束体系研究

以石河子独塔斜拉桥为工程背景,建立有限元抗震模型,采用非线性动力时程分析方法对该桥进行罕遇地震作用下的横桥向抗震分析。为研究横向约束体系对独塔斜拉桥抗震性能的影响,主塔处分别采用塔梁固结、塔梁分离、塔梁铰接、竖向支承、竖向支承加弹性索、竖向支承加黏滞阻尼器(FVD)等不同横向约束形式、边墩处分别采用横向铰接、竖向支承、铅芯支座、竖向支承加黏滞阻尼器等不同约束形式进行抗震计算,通过分析对比,得出以下结论:若边墩受力不控制设计,则主塔处采用竖向支承加黏滞阻尼器、边墩横向铰接是相对最优的约束体系;若边墩受力控制设计,则主塔处采用竖向支承加弹性索、边墩设置铅芯支座是相对最优的约束体系。     

深汕铁路特殊结构桥梁设计

深汕铁路建设标准高,地形、地质条件复杂,沿线分布较多道路、河流,桥梁建设条件复杂。文章以深圳水库特大桥高低塔部分斜拉桥和跨厦深铁路特大桥钢-混组合梁2座特殊结构桥梁为例,结合工点实际情况,介绍特殊结构桥梁桥式方案、结构设计、受力分析、指导性施工组织设计,可为复杂建设条件下高速铁路桥梁建设提供借鉴和参考。结论可知：(1)部分斜拉桥结构刚度大、动力特性优、跨越能力强,斜拉索加劲可有效控制混凝土结构的徐变变形,边跨受地形条件限制较小时,可因地制宜选用高低塔方案,高低塔部分斜拉桥可根据具体情况,选择塔-墩-梁固结,既可以增大结构刚度,也可以避免设置超大吨位支座;(2)跨越既有高速铁路,可考虑采用钢盖梁门式墩配合钢-混组合梁,钢盖梁吊装就位,组合梁拼装后横向顶推就位,有效减少对既有高速铁路的影响;(3)门式墩结构主梁采用钢-混组合梁代替预应力混凝土梁,可以显著减少梁部重量,改善门式墩受力,加大门式墩跨度。     

阜淮高铁高低塔混合梁斜拉桥方案研究

阜淮高铁跨越颍河节点受航道等级、通航孔布置及线路纵断面条件限制,主桥需采用主跨230 m、边跨114 m的不等跨低高度桥梁结构。为选择合理的桥梁方案,分别对高低塔斜拉桥、独塔斜拉桥、连续钢桁梁柔性拱桥3个方案,从桥梁结构选型、力学及变形指标、施工及工程投资等方面进行综合比选;并对高低塔斜拉桥钢混结合段位置进行了比选和参数分析。研究结果表明：推荐采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,能很好地满足主副通航孔设置和低梁高要求,具有较大的结构刚度,对无砟轨道适应性好,且经济性较优;针对不等边跨各自受力特征,推荐不对称设置结合段位置,230 m和114 m跨采用结合梁,其余采用混凝土梁,结构经济合理;结合段远离主塔或辅助墩,结合段内力减小,但主梁内力增大,结合段变形增大;通过分析合理选择结合段位置,使结合段和主梁受力合理、静活载响应小、施工便利。     

大里营斜拉桥方案比较与优化

介绍大里营斜拉桥设计方案的比较与优化，着重讨论了其结构形式，结构体系，塔、梁、索的布置形式和塔、梁、索、墩截面尺寸的优化。     

异形独塔双层桥面斜拉桥动力特性及地震反应分析

固有频率和振型是反映结构动力特性的主要模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据。结合深圳皇岗—香港落马洲独塔双层桥面斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序建立全桥结构有限元模型,对独塔斜拉桥结构的一般动力特性进行了分析,并采用反应谱法对该桥进行了线性地震反应分析,讨论了在两种振型组合方法和三组振型数情况下独塔斜拉桥地震响应的最大值,为该桥的抗震、抗风分析提供参考。     

跨海湾大跨度双线高速铁路斜拉桥方案研究与关键技术分析

沿海海湾主航道一般通行海轮,当高速铁路跨越海湾主航道时,为满足较高的通航净空标准需要采用大跨度铁路桥梁结构。由于高速铁路行车对桥梁性能要求高,主通航孔大跨度桥梁结构方案在技术及经济上是否合理可行成为值得重点研究的问题。结合沿海某海湾西航道通行10万t海轮的通航要求,重点研究双孔通航主跨2×460 m三塔斜拉桥和单孔通航主跨812 m两塔斜拉桥两种桥式方案。建立结构计算模型,对结构静力计算结果及技术经济指标进行综合对比分析,最后推荐西航道桥采用2×460 m三塔斜拉桥方案。进一步分析三塔斜拉桥结构主要静力动力结构行为,研究三塔斜拉桥结构设计中的主梁结构形式、体系刚度控制、主梁长联温度问题、拉索恒载应力与疲劳、结构抗风性能等关键技术的工程解决措施。研究表明:通过中跨采用钢混结合梁﹑边跨采用混凝土箱梁以及增大中塔及其两侧主跨斜拉索重力刚度和中塔采取塔梁固结体系等措施,能较大地提高三塔斜拉桥体系刚度,将三塔斜拉桥应用于高速铁路在技术经济上是合理可行的。对跨海湾大跨度双线高速铁路斜拉桥结构的设计研究具有一定的参考价值。     

基于增量动力分析方法的独塔斜拉桥地震易损性分析

斜拉桥是一种多次超静定柔性结构,其动力特性有别于常规桥梁。现行规范针对此类桥梁结构的抗震设计仅给出了基本设计原则。本文以一座混凝土独塔斜拉桥为研究对象,利用有限元软件OpenSees建立了该桥的有限元分析模型,并根据桥梁所处场地条件,从PEER强震数据库中选取16条地震波,基于增量动力分析方法建立了桥墩、主塔及支座的纵桥向地震易损性曲线。采用一阶可靠性方法对斜拉桥进行了整体地震易损性分析,对该桥的抗震性能进行了评估。分析结果表明:在地震作用下,辅助墩、主跨边墩和边跨边墩处支座相比其他构件更易受损,桥梁整体较易发生轻微损伤和中等损伤;斜拉桥整体易损性大于构件易损性;采用整体地震易损性分析结果来评估桥梁整体的抗震性能更加可靠。     

矮塔部分斜拉桥主桥施工技术

中山歧江河大桥为双塔单索面矮塔部分斜拉桥,根据其结构设计特点和技术标准,编制具体的施工方案和施工工序。结合施工实际,介绍部分斜拉桥塔、梁、索施工的关键技术及结构优点。     

高速铁路高低塔混合梁斜拉桥设计研究

为了研究不对称混合梁斜拉桥在高速铁路上的适应性,以阜淮高铁颍河特大桥为例,结合控制因素开展方案设计和结构设计。受通航、防洪及线路纵断面条件限制,主桥采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,主跨、大里程边跨分别跨越主、副通航孔,孔跨布置与航道要求相适应,梁高满足线路高程和净空要求。主桥采用半漂浮体系,在高塔侧设置纵向固定支座,双塔纵向设置黏滞阻尼器。通航孔上方主梁采用钢混结合梁,其余跨主梁采用混凝土梁,桥塔采用H形花瓶塔,斜拉索采用扇形布置。建立静动力模型,对该桥进行静力、稳定性、抗震、抗风、风车桥耦合计算分析,研究结果表明：主桥结构受力合理,静动力各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,主梁刚度较大,满足无砟轨道铺设要求。     

荷麻溪230m跨度单索面预应力混凝土部分斜拉桥综合施工技术研究

江珠高速公路珠海段荷麻溪特大桥,主桥为（125＋230＋125）m预应力砼部分斜拉桥,在同类型桥梁中,主跨跨径居国内第一,世界第四。该桥系双塔单索面混凝土箱梁部分斜拉桥,主梁高3．0～6．5m,宽28．3m,采用单箱三室箱梁断面,塔、梁、墩固结。主梁的施工采用悬臂灌注技术,斜拉索采用高强钢丝索。主梁的悬臂标准节段长度为4m,最大施工节段重量为290t,最大悬臂施工长度114m。     

刚性索斜拉桥的抗震分析

对斜拉桥的自振特性进行了分析，指出由于本桥采用了刚性索，其自振特性与一般斜拉桥有所不同，刚性索的振动与塔、梁、墩的振动耦合，并对本桥的抗震性能进行了分析。