双塔三跨自锚式悬索桥受力特性研究

以某双塔三跨自锚式悬索桥为研究背景,分析了活载作用下,矢跨比、边主跨比、加劲梁抗弯刚度和主塔抗弯刚度对主跨跨中挠度、主塔塔顶位移和主缆水平分力的影响。研究各设计参数对自锚式悬索桥结构受力变形的影响,可为该类桥型的设计提供理论依据。     

悬索桥主缆抗弯刚度引起的二次应力分析

为了研究悬索桥主缆考虑抗弯刚度引起的二次应力,以一座主跨为730 m的双塔单跨悬索桥为例,用索单元与空间梁单元组成的组合单元对主缆进行模拟,采用桥梁非线性分析软件BN-LAS建立有限元模型,通过改变组合单元中梁单元的抗弯惯性矩,分析了抗弯刚度对主缆边跨和主跨二次应力的影响;比较了加劲梁从跨中向桥塔方向吊装和从桥塔向跨中方向吊装2种不同吊装方案下的二次应力,研究吊装过程中二次应力的变化情况;分析了恒载作用下悬索桥的二次应力随跨度的变化,并与有限元结果进行比较。结果表明:主缆抗弯惯性矩对二次应力影响很小;吊装顺序对二次应力有较明显的影响;恒载作用下跨度越小,二次应力越大。     

多主跨悬索桥塔顶纵向刚度对活载挠度的影响

提出"塔顶纵向刚度"的概念和定义,并分析了多主跨多塔悬索桥塔顶纵向刚度之间的关系。利用虚功原理和柔索计算的虚拟梁法,推导出考虑塔顶纵向刚度的多主跨悬索桥活载挠度计算方法;通过算例验证表明,此法可以用来准确地求解多主塔、多主跨悬索桥的活载挠度,作为在桥塔设计中选取合适的桥塔截面的参考。     

自锚式悬索桥受力设计分析

自锚式悬索桥是一种特殊的悬索桥,以其固有的方式形成自平衡结构体系。其结构受力情况与普通的地锚式有所区别,通过有限元对自锚式悬索桥进行受力特性分析是常见的方法,但其只能得到特定的结果,无法提供给设计人员准确的参考,所以对自锚式悬索桥的计算方法进行研究是非常必要的。改变主塔高度、加劲梁抗弯刚度、主塔抗弯刚度,对主缆垂度变化量、加劲梁跨中挠度、吊索力等效膜张力的影响进行分析,总结出结构的受力变形和设计参数的变化规律,为以后的设计工作提供相应的参考。     

自锚式悬索桥主缆架设施工技术

江阴市新沟河大桥主桥为双索面钢筋混凝土自锚式悬索桥,主梁采用5跨连续预应力钢筋混凝土加劲梁形式。作为自锚式悬索桥,其施工工艺为先梁后缆,将主缆锚固于成型的主梁上,利用主梁来抵抗水平轴力;而主缆则通过吊索传递、承担着桥梁上部结构的全部恒载和使用期的全部活载。由于主缆架设线形对悬索桥结构的几何形状有着强烈的敏感性,其架设线...     

自锚式悬索桥参数影响挠度理论研究

基于自锚式悬索桥挠度理论计算公式及程序,分析自锚式悬索桥矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、主梁竖曲线等参数,以及外伸跨的设置与否及设置长度等对结构内力、变形、主缆的活载水平拉力的影响,通过算例计算和理论分析表明:自锚式悬索桥采用相对较大的矢跨比时不仅可以减小加劲梁的活载轴力还可以提高结构的刚度,并且从解析角度解释了矢跨比变化对自锚式悬索桥力学特性的影响;边中跨比的增大,结构的刚度要减小;外伸跨的设置不仅可以起到压重的作用,还可较大幅度地提高结构的整体竖向刚度;自锚式悬索桥外伸跨跨度的变化对自锚式悬索桥边跨和主跨内力影响较小;加劲梁最大竖向位移随着主梁刚度的增加而减小,加劲梁的内力随着主梁的刚度的增加而增加,但增大的幅度很小,而应力却随着梁的刚度的增加而减小;自锚式悬索桥设有竖曲线时结构的刚度有所增大。最终对自锚式悬索桥静力特性进行全面的总结。     

加劲梁悬索桥主索鞍可控状态自由滑移控制研究

加劲梁悬索桥吊装过程中主塔根部承受较大的弯矩,影响主塔安全、稳定及耐久性。从而塔根截面边跨侧部分可能出现较大拉应力,如该拉应力大于混凝土受拉强度,主塔边跨侧混凝土将开裂,从而严重影响的主塔的安全性,稳定性及耐久性。因此,将索塔或主索鞍在加劲梁吊装前向岸侧设置较小的预偏量,主缆架设完成后,主塔在两侧主缆拉力作用下处于小偏心受压状态,而随着加劲梁的吊装数量的增多,主塔逐渐出现向中跨侧的弯曲,吊装之前所设置的预偏量也就逐步减小,当加劲梁吊装完成且完成桥面铺装时,主塔处于成桥状态的轴心受压状态,主塔全截面受压,主塔的合理成桥状态得以实现。     

考虑主缆弯曲刚度后对悬索桥的影响

通过完全无弯曲刚度的链条“主缆”模型与有一定弯曲刚度的铁丝“主缆”模型的对比试验,及针对试验情况所进行的有限元分析,初步研究了考虑悬索桥主缆弯曲刚度后的影响情况。试验结果以及数值模拟计算结果均表明,随着悬索桥跨度的增加,主缆垂跨比的减小,主缆实际存在的弯曲刚度对垂度的影响较大,如果再考虑索夹局部加强作用等的因素,则对一些悬索桥的受力和变形可能产生不利的影响,因此应该考虑主缆实际存在的弯曲刚度。     

钢-混凝土叠合梁自锚式悬索桥结构体系转换方案的比较研究

自锚式悬索桥的非线性受力行为主要集中在体系转换过程中,而且钢-混凝土叠合梁自锚式悬索桥桥面板的施工影响了结构体系转换时加劲梁的刚度,导致该类自锚式悬索桥体系转换过程中的受力非常复杂。以桂花大桥为工程背景,根据不同的吊索张拉顺序和桥面板施工顺序,制订了4种结构体系转换方案,并确定了桂花大桥的体系转换原则。通过有限元仿真计算,分析体系转换过程中吊索变形、加劲梁内力及主缆变形演变规律,给出了各方案的关键计算结果,通过比较选出最优方案。     

桂林丽君桥主缆、吊杆施工技术

丽君桥位于桂林市区,跨越桂湖和丽泽湖,荷载设计等级为城市 B级。主桥长120m,桥面宽25 5m,双向四车道。上部结构为3跨(25m+70m+25m)自锚式悬索桥,采用“H”形钢筋混凝土索塔,塔高24m;桥面为纵横双向钢桁梁,梁高1 5m;桥面板为200mm厚现浇钢筋混凝土板,与纵横向钢桁梁共同作用形成结合梁;主缆与吊杆分别采用PES7 451及PES7 61热挤聚乙烯钢丝成品索。本桥是座形式独特的自锚式悬索桥,其活载主要由桁架结合梁承受,恒载主要由吊杆传给主缆,主缆锚固在锚碇横梁上。钢桁架加劲梁亦埋入锚碇横梁内,锚碇横梁通过板式橡胶支座放置在桥台上。加…     

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性分析

为研究独柱塔空间缆索自锚式悬索桥的动力特性,以南京江心洲大桥为工程背景,运用有限元软件Midas/civil 2015,分别建立了成桥状态的墩底固结模型和桩-土相互作用模型,对比分析了桩-土相互作用对结构动力特性的影响,并分析了恒载集度、加劲梁刚度、桥塔刚度、主缆刚度以及吊杆刚度对该类桥梁动力特性的影响规律。分析结果表明,考虑桩-土相互作用时,结构自振周期延长了1.4s,并且振型发生了变化;恒载集度主要影响结构竖弯振型;加劲梁竖向刚度对结构竖弯振型影响较大;加劲梁扭转刚度对结构各主要振型影响均不明显;桥塔纵向刚度主要影响结构纵飘振型;桥塔横向刚度对桥塔横弯振型影响较大;主缆抗拉刚度主要影响加劲梁竖弯振型;吊杆抗拉刚度的提高对结构整体刚度的贡献可以忽略。     

桃花峪黄河大桥主桥工程上部结构施工关键技术

悬索桥因其跨越能力强,应用广泛。但与地锚式悬索桥相比,自锚式悬索桥加劲梁受力更复杂。因为通常要按"先梁后缆"顺序施工,故周期长,技术难度更大。桃花峪黄河大桥主桥为(160+406+160)m3跨自锚式悬索桥,为目前国内最长的自锚式悬索桥。结合武(陟)西(峡)高速公路桃花峪黄河特大桥主桥工程实例,简要介绍了在特殊结构与复杂环境条件下该桥上部结构施工关键技术,包括主塔、钢箱梁、主缆和吊杆安装与体系转换等。     

哪吒大桥主索鞍顶推施工控制研究

哪吒大桥为钢桁加劲梁悬索桥,桥塔设计为钢筋混凝土门式塔,施工过程中采用主索鞍顶推施工法进行索塔纠偏.计算并确定主索鞍顶推时机和顶推量,并通过实测施工中索塔应力和偏位,按照以索塔应力控制为主、索塔偏位控制为辅的调整方案,结合具体的施工情况对主索鞍各阶段顶推量进行修正.通过分析顶推过程中索塔受力和偏位情况,并对比分析拟定顶...     

琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥方案的提出和初步研究

以琼州海峡地质、地貌条件为基础,研究了超大跨度公铁两用悬索桥的合理桥跨布置;分析不同跨度对各种材料性能和构件尺寸的要求;探讨连跨悬索桥中间桥塔纵向刚度对全桥竖向刚度的影响;对比适用于超大跨度公铁两用悬索桥的加劲梁截面形式;提出琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥的结构可行方案及若干需要进一步研究的问题。     

哈尔滨市阳明滩大桥主桥总体设计

阳明滩大桥是哈尔滨市三环路西线跨越松花江的一座特大桥。主桥外形采用新古典主义的欧式风格,桥梁全长6 464 m。主桥为五跨双塔自锚式悬索桥,主跨248 m,加劲梁采用钢—混凝土组合梁和预应力混凝土箱梁相结合的形式。简单介绍了设计技术标准及总体设计,阐述了主桥桥式布置方案的采用原因、比选情况。从加劲梁、主塔、缆索系统和索鞍与索夹等方面着重介绍了桥梁的结构设计。     

Static and seismic studies on steel/concrete hybrid towers for multi-span cable-stayed bridges

A new type of hybrid high tower is proposed and applied to a multi-span cable-stayed bridge. This is basically a sandwich type structure and consists of a steel double box section filled with concrete. The filled concrete increases its strength due to the confined effect and the steel plates increase the resistance against local buckling because the deformation is restricted by the filled concrete. Therefore, this hybrid tower is expected to have high bending and compressive strength, and also a good ductile property. First, static analysis is conducted for different live load intensity and distribution because the multi-span cable-stayed bridge is a new structure and its static behavior is not fully understood. The live loads distributed in alternate spans give larger bending moment of the towers than the live loads distributed in full spans. Towers with three different heights are also studied, showing that the higher tower produces smaller displacements and bending moments. Safety of the tower is checked by the limit states design method. Serviceability is not a major problem for the hybrid tower. Second, seismic analysis is carried out for a multi-span cable-stayed bridge subjected to the medium and ultra-strong seismic waves specified in Japanese Seismic Code for Highway Bridges. Three support conditions of the girder at the tower cross beams are compared: movable, connection with linear springs and bi-linear springs. Bi-linear springs are very effective in reducing the dynamic displacements and bending moments of the towers. Restorability of the composite tower is checked when an ultra-strong seismic wave hits the model bridge. This study shows that a new steel/concrete hybrid tower is feasible for multi-span cable-stayed bridges and most effective for seismic forces when the girder is connected with bi-linear springs.     

Nonlinear static analysis of continuous multi-span suspension bridges

This paper performs the static analysis of multi-span suspension bridges using the deflection theory. Applying the deflection theory conventionally used in three-span suspension bridges to multi-span suspension bridges, the horizontal forces of the main cables due to live loads are obtained by converting the suspension system to the equivalent beam system and using the compatibility equation of cables for four spans. Iterative computations are used due to nonlinearity of the differential equations. The results, such as deflections and moments of girders and horizontal forces of the main cable, are compared with the finite element analysis for verification. The resultant values from two methods are almost the same. Finally, using the linearized deflection theory, parametric studies are performed by influence line analyses for parameters such as the side-to-center span ratio, the tower stiffness ratio and the sag to span ratio. From the parametric studies, alternatives to reduce displacements of girders in the center span and girder moments of all spans are investigated.     

斜拉-悬索体系转换中缆索共存状态结构力学研究

针对超大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出“先斜拉,后悬索”的总体施工方案,即利用钢塔和斜拉索辅助安装钢箱加劲梁,形成斜拉桥,然后再安装主缆、张拉吊索,进行斜拉桥-悬索桥的体系转换。完整的体系转换数值分析模型需要考虑斜拉桥和自锚式悬索桥两种独立缆索支撑体系共存,采用无应力状态控制法将两种模型全部缆索单元以无应力长度为基础重新建模迭代计算,获得耦合状态分析模型。推荐方案计算结果表明斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可使主梁线形大幅度提高,降低吊索张拉的接长杆长度和张拉次数,优化体系转换过程。通过数值模拟计算,分析得出两种缆索支撑体系共存状态下,体系转换过程中吊索和斜拉索的变化规律,研究了张拉吊索对相邻吊索、非相邻吊索索力的影响,以及成桥后吊索索力的来源比例。     

超窄桁式加劲梁悬索桥有限元分析

以某超窄桥面桁式加劲梁悬索桥为例,重点针对带有钢管混凝土桥塔的超窄桥面桁式加劲梁悬索桥进行结构有限元分析,并给出具有一定价值的结论,分析成果为今后超窄桁式加劲梁悬索桥结构设计提供了指导。