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。     

天津富民桥设计施工关键技术研究

为研究空间索面自锚式悬索桥的受力特性;以天津富民桥为例,对空间索面自锚式悬索桥索缆的计算方法、空间索鞍的受力特性和施工方案、吊杆与钢箱梁连接构造、锚固端受力、钢箱加劲梁屈曲模态、动力性能等关键技术进行分析研究。结果表明在设计空间索面自锚式悬索桥时,应注意主缆和鞍座安全系数的取值应比平行索面的要大;吊杆与钢箱梁的连接方式既要保证缆索索力的传递,又要满足吊杆万向转动的要求;钢箱加劲梁屈曲模态可不必过分注意;由于钢箱加劲梁内存在较大的轴向力,导致自锚式悬索桥的动力性能和地锚式悬索桥有一定的区别。这一结论对日后设计、修建空间索面自锚式悬索桥,具有现时的指导意义。     

大跨径自锚式悬索桥合理成桥状态的确定方法

通过对有限位移理论和解析迭代法的分析,对基本参数进行分析研究,提出了确定自锚式悬索桥合理成桥状态的思路和方法。以主缆为切入点,在确定主缆线形及吊索、加劲梁内力的情况下,最终得到主缆和吊杆的无应力长度及施工结构状态。基于上述理论,以某主跨328 m的自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座预偏量、成桥阶段加劲梁、吊杆的内力,确定了该桥的合理成桥状态。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

一种自锚式悬索桥主缆线形的解析法

在传统的地锚式悬索桥主缆线形方程的基础上，引入了自锚式悬索桥主缆、加劲梁和索塔的变形协调方程，得到一种自锚式悬索桥主缆线形的解析方法：该方法可以在不进行有限元分析的情况下，仅给出自锚式悬索桥的跨度、矢跨比以及主缆、加劲梁和索塔的截面属性，通过求解主缆线形方程和变形协调方程所组成的方程组，就能够求出主缆的初始线形和成桥线形、主缆的无应力长度、索鞍偏移量。该方法简单、准确、高效，已经成功地应用在金华康济桥的施工监控中，建成后主缆的成桥线形与设计线形非常接近，最大误差只有27mm，由于该方法能方便而快速地计算出索鞍的偏移量和主缆线形，对优化自锚式悬索桥边跨与主跨的比例提供了一种高效的算法。     

自锚式悬索桥合理成桥状态的实用计算方法

合理确定吊索张力及主缆线形是自锚式悬索桥设计中的关键问题。基于加劲梁的受力特性,推导了用于吊索张力优化的刚性支承连续梁法;从悬索的基本平衡微分方程出发,提出了主缆线形计算的梁比拟法;两者结合使用,通过常用的杆系结构线性分析程序即可进行吊索力优化及主缆线形计算,从而确定自锚式悬索桥的合理成桥状态。算例分析表明,实用方法的力学意义明确、操作简单且计算精度高,可在设计实践中推广。     

悬索桥空缆吊点坐标计算方法研究

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,导出悬索桥主缆成桥线形的参数方程。给出由边界条件确定参数方程未知量与通过改变参数确定主缆成桥吊点坐标的方法。由积分法导出成桥状态无应力索长的计算公式。根据成桥状态与空缆状态各跨无应力索长不变这一原则,建立了确定空缆状态主缆水平张力、索鞍预偏量的计算方法,然后再根据成桥状态与空缆状态吊点间的无应力索长不变确定空缆吊点坐标。算例结果表明本文方法具有适合程序计算、收敛速度快,计算精度较高的特点,可用于悬索桥设计与施工控制计算。     

大跨度悬索桥合理抗震结构体系研究

为探索大跨度悬索桥的合理抗震结构体系,以主跨1 490m的润扬长江公路大桥为背景,采用多振型地震反应谱分析方法,分析了桥跨布置、主缆矢跨比、边主跨比、加劲梁高度、中央扣设置以及加劲梁支承方式等主要结构设计参数对大跨度悬索桥地震反应的影响。研究结果表明:三跨悬吊连续布置是大跨度悬索桥理想的抗震结构布置形式;采用大的主缆矢跨比可以明显改善结构抗震性能,主缆矢跨比以1/10较合理;短边跨布置可以显著增强悬索桥的抗震性能;增大加劲梁高度不利于悬索桥的抗震性能;跨中位置缆梁间设置刚性中央扣有利于增加结构刚度及其抗震性能;加劲梁采用三跨连续支承方式时结构抗震性能最优。     

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。     

无塔人行悬索桥设计研究

基于有限位移法,对某无塔非对称人行悬索桥进行了设计研究,根据工程的实际特点,对该桥的总体布置、主缆、吊杆以及加劲梁等进行了合理选择,对受力进行了相应分析,同时也对缆风索进行了设计研究。结果表明,设置缆风索能大幅提升结构整体刚度,从而使结构自振基频得到提高,且效果明显。研究的结论可为今后人行悬索桥的设计提供有益的参考,也为该类型桥梁的抗风设计等奠定基础。     

关于自锚式悬索桥几个问题的探讨

自锚式悬索桥以其优美的外观、经济性和易于建造,在国内外受到关注。跨度发展到300多米,加劲梁由钢梁发展到钢筋混凝土梁,主缆由单主缆发展到双主缆,由双塔到单塔,结构形式向复杂化发展。文章首先介绍了自锚式悬索桥的发展史;然后,介绍了日本此花大桥、韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰新桥以及我国大连金石滩金湾悬索桥四座典型的自锚式悬索桥的方案设计与施工中的经验,供工程设计与施工人员参考。     

某钢桁架悬索桥的病害检测与分析

以某病害较严重的钢桁架悬索桥为工程案例,重点介绍了对主缆及钢桁架加劲梁变形的测量及数据对比分析结果,以及重要构件锈蚀状况的检测结果。数据对比分析中,采用了频率法和千斤顶法对吊杆索力进行测量及修正,并利用空间节点平衡理论计算出主缆各段索力,结果表明,主缆、主桁架的空间变形与主缆及吊杆索力之间存在一定的关联性。此外,对频率法检测索力的局限性及适用性进行了总结,并依据疲劳损伤度理论对吊杆进行了预期剩余使用寿命计算。结论中提及了该桥养护及维修加固需要特别考虑的问题,可为同类桥梁的检测、养护、管理工作提供参考依据。     

刘家峡大桥吊索长度计算及索力优化

刘家峡大桥横跨黄河刘家峡水库,为主跨536 m的单跨双铰钢桁加劲梁式悬索桥,建成后将成为西北地区单跨跨度最大的悬索桥,同时也是国内同规模桥梁中宽跨比最窄的悬索桥,宽跨比为1∶34.4。本文以刘家峡悬索桥为背景,在施工监控中获取实测主缆线形,对原始设计吊索的下料长度进行了精确的调整,并引用基于归一化原理的影响矩阵法对其吊索索力进行了优化分析,最终该桥吊索索力达到最佳受力状态。还论述了温度对吊索索力的影响,得出当温度线性变化时,各吊索索力变化不一致,但总体变化都很小。     

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。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

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。     

润扬大桥悬索桥长吊索更换技术研究

为了对悬索桥服役期间损坏的长吊索进行快速更换,依托润扬大桥南汊悬索桥1对长吊索火灾后紧急更换的工程案例,结合既有吊索锚固构造,设计一种悬索桥长吊索更换装置,开发传统吊索更换须在吊索无应力状态下拆除转换为吊索在有限应力而销轴无应力状态下拆除的吊索更换技术。详细介绍施工过程及施工关键步骤,并采用ANSYS建立全桥有限元模型,对吊索更换过程中的7个关键施工步骤进行仿真模拟,分析更换过程中待更换吊索索力、相邻吊索索力、主缆竖向位移、加劲梁竖向位移等指标的变化趋势。同时,对不中断交通情况下的施工全过程进行监控,实测施工过程中分级张拉临时吊索,安装新吊索、拆除临时索等工况的相应吊索索力以及临时吊索索夹与永久吊索索夹的相对滑移。研究结果表明：实测值与模拟值变化趋势基本吻合,验证了施工方案的合理性;该桥长吊索的成功更换,验证了所开发的吊索更换装置的可靠性,不仅完成了在不中断交通情况下的吊索更换,而且还实现了对悬索桥既有状态干扰最小的目标。     

泓口大桥自锚式悬索桥加劲梁设计

泓口大桥主桥为双塔五跨自锚式悬索桥,该桥加劲梁采用预应力混凝土边箱梁结构。介绍了泓口大桥自锚式悬索桥加劲梁设计的基本情况,采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型进行计算分析,讨论了混凝土收缩徐变效应对大跨径混凝土自锚式悬索桥的影响,提出了采用主缆锚固点预偏和成桥后二次调索等措施,合理地减小了混凝土收缩徐变效应对加劲梁的不利影响。成桥状态加劲梁线形和内力达到了设计要求。     

塔梁分离式悬索桥岩锚索施工过程受力分析及试验研究

以矮寨悬索桥为工程背景,比较了塔梁分离式悬索桥与常规悬索桥体系的差别,在现有室内整体模型试验的基础上,设计了多个试验工况,测试不同工况下岩锚索的张拉力和张拉行程,分析了岩锚索在不同张拉顺序和时期对主缆线形及主缆力的影响,提出了较为经济、合理的张拉时期和张拉顺序。并结合模型试验过程,分析了主梁和桥面系施工过程中对岩锚索受力的影响。     

自锚式悬索桥主缆无应力长度的计算分析研究

该文基于悬链线计算分析理论,将自锚式悬索桥空缆状态,简化为受沿弧长均布的自重荷载与吊索处集中力作用的柔性索,对成都市清水河自锚式悬索桥主缆的无应力长度进行了计算分析。可为类似的桥梁设计和施工提供参考。