小半径曲线斜拉桥适应性研究

为获得正确反映大跨Π型主梁曲线斜拉桥施工过程力学行为的结构分析方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中各种因素(包括新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等)的影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立施工全过程空间有限元模型。通过主要施工阶段计算结果和现场监控实测数据作对比,结果表明:梁-板混合有限元方法能够更加准确反映复杂受力下曲线主梁的扭矩分布。研究结果可为大跨Π型主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。     

混凝土弯斜拉桥曲率半径参数的影响分析

曲率半径是混凝土弯斜拉桥的关键设计参数之一,为分析曲率半径对Π形主梁混凝土弯斜拉桥受力性能的影响,以某座大跨混凝土弯斜拉桥为工程背景,建立空间梁板混合有限元模型。由室内1∶20全桥缩尺模型试验,通过测试索力和支反力间接获得主梁内力状态的方法,验证数值模型的正确性。基于数值模型,通过不同曲率半径的弯斜拉桥、同跨径的直线斜拉桥对比,系统分析曲率半径对弯斜拉桥主梁、桥塔、支座以及结构动力特性的影响。分析结果表明:静力方面,曲率半径对主梁跨中挠度影响很大,对两侧纵肋挠度差的影响不明显;桥塔横向塔偏量大于顺桥向塔偏量;边墩、辅助墩和桥塔不同位置处支座反力分布规律存在显著差别;曲率半径大于950 m,主梁扭矩与弯矩峰值比小于5%,其内力分布趋近于同跨径直线斜拉桥。动力方面,随曲率半径减小,弯斜拉桥横弯振型减弱,纵漂和扭转振型增加,其各阶模态特征与直线斜拉桥明显不同。     

大跨径曲线斜拉桥主梁有限元模拟方法

大跨径斜拉桥总体计算与全桥施工控制的有限元分析,主梁通常采用单主梁的"鱼骨"简化模型来模拟。而对于大跨度曲线斜拉桥,尤其是采用π型截面主梁,"鱼骨"简化模型存在不能准确模拟桥梁的横向受力、扭转受力、剪力滞特性等缺点,无法全面真实地反映主梁的施工与运营全过程受力学特性;本文提出了以板单元模拟桥面板、梁单元模拟两个边肋和横隔梁的方法来模拟π型截面主梁(下文中简称"梁板组合模型");同时,以刚果(布)滨河大道平曲线斜拉桥为研究对象,考虑了该桥的实际施工特点,结合施工过程中各种因素(如浇筑新梁段、张拉预应力钢束、混凝土收缩徐变等)的影响,针对两种主梁有限元模拟方法进行了全面的对比研究。其结果表明:"梁板组合模型"更能够反映平曲线斜拉桥的重要力学行为和受力特点。     

斜拉桥π形主梁组合式现浇支架结构设计研究

澜沧江大桥主桥设计采用混合-组合梁斜拉桥,边跨全部采用"π"形混凝土主梁结构形式,在两岸边跨现浇段2和边跨现浇段3的支架施工设计中,通过对斜拉桥施工工况的研究分析,结合π形主梁的结构特点,采用大钢管+满堂碗扣支架的组合式现浇支架结构设计形式。以澜沧江大桥边跨现浇梁支架的施工设计依托,对斜拉桥"π"形主梁组合式现浇支架进行结构设计分析与施工应用研究,为以后类似桥梁施工提供借鉴。     

贵黔高速鸭池河大桥主梁结构受力行为分析

贵黔高速鸭池河大桥采用主跨800m的钢桁-混凝土梁混合梁斜拉桥,主跨主梁为正交异性钢桥面板结合钢桁梁,边跨主梁为预应力混凝土边箱梁,主跨钢桁梁与边跨混凝土箱梁间采用钢箱过渡。为明确大跨度混合梁斜拉桥主梁受力特点,确保结构安全,对该桥主梁结构进行整体计算,并对其重点部位进行局部应力分析。计算结果表明:主梁结构整体刚度大,各项设计计算指标均满足规范要求,局部构造受力性能佳;该类型主梁能适应类似的主跨大、边主跨比小的混合梁斜拉桥体系。     

曲线斜拉桥主梁扭矩分布优化及试验验证

为获得工程可应用的曲线斜拉桥主梁扭矩分布优化的简易方法,根据曲线斜拉桥的力学特点,由初等静力学关系建立其主梁扭矩分布计算的简化模型,在此基础上提出采用设置曲线内、外侧斜拉索不对称初张力和调整支座位置的联合优化方法,实现曲线斜拉桥主梁扭矩分布的优化。给出联合优化方法的实现流程,以某座混凝土Π形主梁曲线斜拉桥为工程背景,分别采用有限元数值分析及模型试验验证该方法的正确性和可行性。结果表明:该方法能有效改善曲线斜拉桥主梁扭矩分布及曲线梁段不平衡的支座反力分布,将其应用于实际工程正确、可行。该方法分析过程简单、易于操作、经济实用、效率较高。     

曲线斜拉桥锚固点与支座偏移设计的分块法

以结构部分与整体力学关系为基础,采用"分块法"计算曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值,以使内外侧索力及主梁横梁内外侧负弯矩相等。将曲线主梁划分成若干矩形截面曲线梁,通过分块梁与整体梁段的力学关系来建立平衡方程,应用该方法推导了曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值的计算公式。用有限元方法分析了2种偏移对龟韭沟大桥受力的影响,并绘制了偏移值对大桥受力的影响曲线,将曲线反应出的合理偏移值与公式计算结果进行了比较。结果表明:偏移主梁锚固点和主墩支座能较好地改善曲线斜拉桥受力,且公式计算结果与有限元分析结果吻合良好。     

跨越既有铁路线斜拉桥设计

山东济宁如意洸府河大桥主桥采用(60+80+320+80+60)m支座体系混合式结合梁斜拉桥。该桥边跨采用混凝土边主梁,中跨采用钢小边箱结合梁,桥塔采用H形混凝土塔,其基础采用钻孔摩擦桩,结构体系采用支座体系。主桥全宽40m,梁高2.7m,小角度斜跨繁忙运输的电气化铁路线,设双向2.0%横坡、双向2.5%纵坡。桥塔上横梁外挂椭圆形装饰罩,呈拱形门造型。针对该桥实际建桥条件,进行了桥型(支座体系混合式结合梁斜拉桥)、结构(PBL剪力键与剪力钉复合型钢-混结合段)、施工方法(完全依靠汽车吊安装斜拉桥主跨主梁及在结合梁斜拉桥中进行限时合龙)等方面的技术创新。     

Π形组合梁斜拉桥施工过程主梁应力分析方法

为准确计算Π形组合梁斜拉桥施工过程中的主梁应力,基于能量变分原理建立了考虑轴力、弯矩、剪力滞相互耦合的有限梁段实用单元,提出了适用不同支承、不同边界条件下的有限梁段法主梁应力计算公式,对某主跨360m的Π形组合梁斜拉桥进行了实桥试验验证,并分析了该桥关键施工阶段的应力变化规律。结果表明:采用有限梁段法计算的主梁应力精度较高,钢主梁和混凝土桥面板的应力差异均在±3MPa内,与实桥试验的相对应力误差不超过5%;有限梁段法可以从整体上分析Π形组合梁斜拉桥施工全过程的主梁应力变化规律;关键施工阶段中钢主梁主要受拉,混凝土桥面板主要受压,且整个施工过程中混凝土板应力变化不大。     

川藏公路迫龙沟特大桥设计

川藏公路迫龙沟特大桥采用半飘浮体系双塔双索面混合梁斜拉桥,跨径组成为(156+430+156)m。从结构受力、施工、养护、经济性等方面综合考虑,该桥主梁采用混合梁方案。中跨为结合梁,由工字形钢主梁和混凝土桥面板组成;边跨为预应力混凝土梁,采用双边肋断面;钢-混结合段采用整体式结构。从桥塔自身高宽比协调的角度出发,并考虑结构受力,桥塔采用改进的菱形混凝土塔,塔柱在桥面以上呈A形,在桥面以下合并成整体。桥塔基础采用群桩基础。全桥共设置68对钢绞线斜拉索。采用MIDAS Civil进行结构整体计算,并采用ANSYS和Abaqus分别对结合梁锚拉板和索塔锚固区进行局部计算,结果表明该桥整体及局部受力均满足规范要求。     

钢-混凝土混合梁三塔斜拉桥结构参数敏感性分析

根据泸州某钢-混凝土混合梁三塔斜拉桥的结构特点,利用MIDAS/Civil有限元软件建立全桥模型,分析斜拉桥主梁自重、斜拉索索力、斜拉索弹性模量等结构参数对成桥主梁线形、应力及斜拉索索力的敏感程度。结果表明,斜拉索索力和主梁自重对成桥状态的结构行为有显著影响,属敏感性因素;边跨混凝土梁的结构响应远小于主跨钢箱梁的结构响应;中塔空间索面斜拉索纵桥向索力变化对成桥结构的影响比横桥向索力变化对成桥结构的影响大,施工中需严格控制斜拉索张拉力。     

山区斜拉桥中跨主梁缆索吊机安装技术

红水河特大桥为双塔双索面非对称混合式叠合梁斜拉桥,贵州岸边跨和中跨主梁采用钢梁格与混凝土桥面板共同受力的叠合梁,广西岸边跨主梁采用混凝土П形梁。针对该桥结构复杂,交通闭塞的情况,提出并实施了采用缆索吊机安装中跨主梁的方案,解决了山区交通极度困难条件下修建斜拉桥的难题。     

鄂东大桥混合梁钢-混凝土结合部研究与设计

为了解决混合梁斜拉桥钢-混凝土结合部结构构造不合理产生的混凝土开裂、钢板与混凝土剥离、结构性能差、耐久性不足等问题,改善钢-混凝土结合部的结构性能,提高其耐久性,确保大桥整体设计使用寿命,针对世界第二混合梁斜拉桥——主跨926 m的鄂东长江公路大桥,以理论分析、数值计算和模型试验为手段,研究了混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合部的合理位置确定、结构形式选择以及细部构造等。结合部位置应从受力合理、施工方便和造价经济3个方面综合确定。部分断面连接承压传剪式"钢格室+开孔板连接件"的结构构造传力平顺、刚度过渡平稳、构造合理,是混合梁结合部的合理结构形式。     

斜拉索索力作用下不同形式混凝土主梁受力特性研究

为了解斜拉桥悬臂施工阶段,斜拉索索力作用下主梁的应力分布规律,结合圣维南原理,以宽幅混凝土主梁斜拉桥常用的3种主梁为研究对象(Π形实体边主梁、PK箱形主梁以及箱形中央索面主梁)。采用仿真计算方法,对合龙前最大悬臂施工阶段下,悬臂端索力对主梁的空间受力状态进行分析,归纳出不同形式主梁混凝土斜拉桥应力分布特点。结果显示:主梁应力分布的顺桥向影响范围均近似为1个梁宽,索力对不同形式主梁的传递角度均可取26°;建议大跨度宽幅斜拉桥采用PK箱形;对于中央索面斜拉桥主梁翼缘可以滞后1～2个节段浇筑,降低翼缘的剪力滞效应,提高施工效率。     

混凝土独塔斜拉桥施工过程三维仿真分析

现代大跨径混凝土独塔斜拉桥箱形主梁空间效应明显,常规的平面分析很难反映桥梁的实际受力情况,无法满足设计和施工的需要,因此此类斜拉桥的空间三维应力分析越来越受到设计人员的重视。该文以广东甘竹溪大桥为工程背景,利用有限元软件Ansys的二次开发工具进行混凝土独塔斜拉桥主梁三维施工仿真分析,结果表明:此方法是可行有效的,为今后同类桥梁的分析提供了新的方法和途径。     

兰州西固黄河大桥成桥及施工节段受力特性分析

为研究大跨钢-混结合梁斜拉桥内力状态规律,保证强度安全,成桥及施工节段受力特性分析是必要的。该文以西固黄河大桥为工程背景,建立大跨钢-混结合梁斜拉桥有限元模型,采用零位移法确定合理的成桥状态,并针对施工阶段主梁拼装、斜拉索张拉、桥面板安装、湿接缝浇筑、二期恒载施工过程、收缩徐变中桥梁的应力分布情况进行了分析,有关结论可为西固黄河大桥以及同类桥梁成桥及施工节段受力特性研究提供借鉴。     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

超宽组合梁斜拉桥主梁剪力滞效应研究

组合梁斜拉桥受力十分复杂。钢-混凝土结合后,应力流分布有较大的改变;宽箱梁截面斜拉桥随着宽高比的增加,空间效应愈发明显,传统的计算方法无法满足设计要求。研究以曹妃甸工业区1#桥工程为背景,采用空间有限元的方法,研究组合梁斜拉桥主梁剪力滞效应的分布规律,为钢-混凝土组合梁斜拉桥主梁的精细化设计提供参考。     

马来西亚槟城二桥主桥设计

马来西亚槟城二桥主桥为双塔三跨预应力混凝土斜拉桥,塔梁固结,跨径布置为(117.5+240+117.5)m。主梁采用宽34.6m的肋板式"组合结构"断面;桥塔采用H形塔,斜拉索采用平行钢绞线斜拉索,扇形布置,每根塔柱18对斜拉索,塔上采用转索鞍锚固,梁上采用齿块锚固;基础为2.3(上)~2.0(下)m大直径钻孔桩。该桥设计中,主梁采用组合结构断面设计方案和后支点挂篮+施工时序的优化设计方案,解决了英标重型汽车荷载下桥面板受力验算和主梁预应力验算的双重难题;同时在主梁分析计算中提出了精细的计算方法,获得主梁及桥面板的真实受力状态,对横隔板采用空间梁格分析方法进行计算,确保结构受力安全。     

曲线梁桥不同约束形式下的受力性能及其适用性分析

为确定混凝土曲线梁桥不同固定约束形式下的受力性能及与墩高相适应的合理的固定约束形式,以某混凝土曲线梁桥为例,采用有限元法分析墩梁现浇固结和盆式固定支座2种边界形式对不同墩高曲线梁桥受力性能的影响.计算结果表明:与盆式固定支座形式相比,墩梁现浇固结使主梁受扭更加合理,且能很好地控制主梁径向位移;为了使桥墩受力更加合理,对于墩高较高的曲线梁桥(该研究为墩高8 m以上)固定边界宜采用墩梁现浇固结,对于墩高较矮的曲线梁桥固定边界宜采用固定支座;为优化主梁扭矩和减小桥墩负担,建议在使用固定支座时设置径向外侧的预偏心.