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.     

大跨度悬索桥的颤振稳定性研究

颤振稳定性是大跨度悬索桥设计中倍受关注的重要问题。运用大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法,以润扬长江大桥为背景,对影响悬索桥颤振稳定性的一些设计参数如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度、恒载集度及其支承体系等进行了分析,指出了影响大跨度悬索桥颤振稳定性的主要设计参数,并探讨了具有良好抗风性能的大跨度悬索桥合理结构体系。     

润扬长江公路大桥悬索桥中央扣设计

润扬长江公路大桥南汊桥为主跨 14 90 m单孔钢加劲梁悬索桥 ,在跨中主缆与加劲梁刚性固结。刚性中央扣是国内悬索桥首次采用。主要介绍中央扣构造、受力分析和安装工艺     

具有刚性中央扣的大跨度悬索桥随机地震响应研究

为分析刚性中央扣对悬索桥地震响应的影响,以一座具有刚性中央扣的大跨度悬索桥为例,建立大跨度悬索桥的空间有限元模型,基于随机振动法对比分析刚性中央扣对悬索桥动力特性的影响、地震动功率谱密度函数的选择对地震响应的影响以及悬索桥在三向地震作用下的地震响应。结果表明:刚性中央扣减少了加劲梁纵飘及与主缆振动相关振型出现的次数并增大了相应的频率;在纵向地震作用下,中央扣减小了加劲梁的位移,但是明显增大了加劲梁的内力;地震动功率谱密度函数模型采用Clough-Penzien模型时所得到的随机地震响应要较杜修力模型大,且两者的计算结果均大于采用规范反应谱的计算结果;在三向地震作用下,导致加劲梁在中央扣位置处形成内力集中,地震响应也更为不利,桥塔最大纵向弯矩位于塔底,最大横向弯矩位于横梁交界处和塔底。     

山区大跨度窄桥面加劲梁悬索桥静动力特性分析

为了掌握山区大跨窄悬索桥在荷载作用下的力学特性,文章以某山区大跨度加劲梁窄悬索桥为研究对象,设计多种不同桥梁结构方案,考虑抗风缆、垂跨比、加劲梁宽度和中央扣的影响,采用大型通用结构有限元分析程序,建立山区大跨窄悬索桥有限元模型,对比分析多种方案下静力特性指标与动力特性主要参数的变化规律。     

泰州长江公路大桥三塔两跨悬索桥总体设计与结构选型

简要介绍泰州长江公路大桥三塔两跨悬索桥总体布置、支承体系选型,以及悬索桥总体设计中的主缆矢跨比、主塔高度等设计内容,对于结构的选型也作简单说明.     

中央扣对大跨径自锚式悬索桥动力特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨径自锚式悬索桥地震反应的影响,结合某主跨406 m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas/Civil程序建立其未设中央扣、设置刚性和柔性中央扣的三种有限元模型,使用多重Ritz向量法分别得出三种模型前180阶自振频率及振型,分析对比中央扣对三种模型动力特性的影响。研究表明：中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

墨西拿海峡大桥上部结构设计

墨西拿海峡大桥连接意大利本土卡拉布里亚区与西西里岛,是一座主跨3 300 m的公铁两用悬索桥。主缆跨径布置为960(西西里岛侧)+3 300+810m(卡拉布里亚侧)。加劲梁跨径布置为183(西西里岛侧)+3 300+183m(卡拉布里亚侧),铁路梁在桥塔处是连续的,公路梁则非连续,采用铰接。建成后将超过主跨1 991m的日本明石海峡大桥,成为世界上最大跨度的悬索桥。该文详细介绍了墨西拿海峡大桥的设计标准、支承条件,桥塔、缆索体系和加劲梁的结构参数、设计荷载、作用应力及疲劳设计,桥塔、加劲梁的抗风设计,桥梁抗震设计,上部结构施工方案,桥塔、加劲梁的抗风措施等。     

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。     

中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震特性的影响

为了研究不同形式中央扣对大跨度自锚式悬索桥地震反应的影响,该文以某主跨406m的自锚式悬索桥为工程实例,利用Midas有限元分析软件建立其未设置中央扣、设置柔性中央扣、设置刚性中央扣的不同计算模型,使用多重Ritz向量法分别得出3种模型前180阶自振周期及振型,分析对比中央扣对3种模型动力特性的影响;并考虑纵横竖3个方向的共同地震力作用时,对3种模型分别进行弹性阶段的反应谱分析。研究表明:中央扣的设置提高了自锚式悬索桥整体刚度;该自锚式悬索桥的竖弯刚度、主塔横向侧弯刚度都明显增大;设置刚性中央扣比柔性中央扣更能提高结构的刚度。     

环湖绿道红星坪悬索桥总体设计

红星坪悬索桥桥梁总长232 m,主桥为双塔单跨悬索桥,主跨为222 m,垂跨比1/10.2;桥面宽度6 m,净宽4.8 m。索塔采用钢筋混凝土塔柱;主缆及抗风缆锚碇采用重力锚;加劲梁采用分离式钢箱梁,上、下游设置抗风缆。通过详细阐述人行悬索桥的总体设计要点,结构设计关键节点,为后续类似项目提供指导。     

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大，其结构动力刚度将不断下降，导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此，首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验，探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径；通过建立全桥三维杆系有限元模型，计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律，并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果，提出推荐的新型悬索桥结构体系；最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明：根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面，在保证颤振检验风速80 m·s^-1以上时可以使常规悬索桥跨径达到2 700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施，此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥，在保证颤振临界风速80 m·s^-1的情况下主跨跨径可达4 000 m;通过增加抗风缆...     

基于均匀试验的大跨悬索桥静力性能参数敏感性分析

桥梁挠度和应力作为静力性能的代表性特征,其大小直接影响结构使用耐久性和安全性。文中以太洪长江大桥为依托,采用有限元软件MIDAS/Civil建立大跨钢结构悬索桥整体空间模型,采用控制变量法研究矢跨比、不同倍率主缆轴向刚度、吊杆轴向刚度、加劲梁抗弯刚度和桥塔刚度等对竖向挠度和应力的影响,并采用均匀试验设计法确定各因素的影响程度。结果表明,矢跨比是悬索桥的重要参数,在确定矢跨比的前提下,加劲梁抗弯刚度对静力性能影响最大,其次是主缆轴向刚度,然后是桥塔刚度,影响最小的是吊杆轴向刚度。     

三塔悬索桥关键设计参数对其结构行为的影响

泰州长江公路大桥初步设计推荐2×1 080 m的三塔双主跨悬索桥方案。利用有限元模型对其关键设计参数如矢跨比、中塔高度、加劲梁高度,以及支承体系等对其结构行为的影响进行了研究,研究成果均在泰州长江公路大桥初步设计中采用。     

设柔性中央扣的特大跨度悬索桥纵向抗震体系研究

为针对设有柔性中央扣的特大跨度悬索桥选择合理的纵向抗震体系,以设有柔性中央扣的南京仙新路特大跨度悬索桥(主跨1760 m的双塔单跨地锚式悬索桥)为背景进行研究。采用SAP 2000软件,考虑柔性中央扣只能受拉不能受压的力学特性建立该桥非线性有限元模型,对柔性中央扣、粘滞阻尼器以及两者组合作用的减震效果进行对比分析,在此基础上提出合理的减震体系,并确定合理的体系参数。结果表明:粘滞阻尼器的减震效果远好于柔性中央扣;在设有柔性中央扣的特大跨度悬索桥中,由于柔性中央扣在地震作用下会被拉断而失效,因此建议将柔性中央扣的销钉设计为“熔断”部件,同时在塔、梁连接处设置粘滞阻尼器减小加劲梁地震位移;粘滞阻尼器的参数应综合考虑静力和地震响应优化确定。     

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。     

地锚式独塔悬索桥的极限跨径研究

推导了地锚式独塔悬索桥的主、边跨极限跨径计算公式,为验证超大跨径的地锚式独塔悬索桥在结构受力方面是否依然满足要求,试设计了一座主跨为2 000 m的地锚式独塔单跨悬索桥方案,建立结构有限元模型进行结构受力计算分析,结果表明:主缆应力以及加劲梁挠度均满足要求.     

减小三塔悬索桥中塔顶主缆不平衡力的设计思路

针对大跨度三塔悬索桥在不利工况下中塔两侧主缆不平衡力较大的问题,以泰州长江大桥、马鞍山长江大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥3座大跨度公路三塔悬索桥为例,分析该问题的解决思路。经分析,对于大跨度三塔悬索桥,中塔采用钢塔或钢-混凝土叠合塔;加劲梁在中塔处设置纵向约束;鞍槽内主缆抗滑安全系数K在1.5~2之间取值(实际K≥1.2已足够安全)的设计思路对减小该类桥梁中塔顶主缆不平衡力有利。另外,建议对极端加载工况(一个主跨满布活载、另一个主跨空载)的活载进行额外的合理折减;不连续主缆的设计也是可以考虑的思路。     

基于有限元法的大跨度索桥钢结构受力分析

利用MIDAS/Civil有限元软件构建了大跨度悬索桥单缆结构和双缆结构体系下有限元模型,针对两种结构模型在汽车活载、横风荷载、自振频率结构特性和受力特征进行了模拟分析。研究结果表明:汽车活载作用下,双缆体系下的竖向挠度包络曲线位于单缆体系内侧,双缆结构加劲梁竖向挠度较单缆结构有所减小;横风荷载下,两种结构体系下的横向弯矩、挠度下的变化曲线较为类似,且双缆结构下的极值更大,在桥塔和跨中处加劲梁横向弯矩取得最大值,跨中处边跨挠度取得最小值,且主跨段挠度远大于边跨段挠度值;双缆结构的大跨度索桥一阶纵飘频率、横弯频率和扭转频率有所下降;一阶竖弯频率有所增加。从两种模型的分析结果表明,双缆结构大跨度悬索桥具有更优的受力特性和安全使用性能。     

宽箱梁自锚式悬索桥主缆锚固区受力分析

自锚式悬索桥通过主缆与加劲梁锚固结合的方式,形成闭合传力路径。主缆的水平分力通过锚固区,逐渐传递到主跨加劲梁;竖向分力则主要通过边跨自重平衡。现以太原市通达街跨汾河的四跨单塔自锚式悬索桥为背景工程,针对其锚固区梁段宽度大、锚固构造复杂等特点,建立主缆锚固区的板壳实体有限元模型,并计算分析了主缆力作用下,宽箱梁段支座间的荷载分配关系、锚固区局部受力情况、主缆力在锚固区的传递机理等,为今后同类型结构的设计提供依据。