一种新的公铁两用桥设计与建造可行性分析

为提高公铁两用桥的力学性能, 采用悬索桥与拱桥优势互补的理念, 提出一种新的公铁两用桥,其主要特征是主缆两端锚固于边拱拱脚或其附近, 使拱产生的水平推力与缆产生的水平张力在此处相互平衡, 成桥状态下对基础不产生推、 拉力, 桥面荷载由拱肋与主缆共同承担。以420 m 主跨为例, 对其进行设计和建造技术的可行性研究, 结果表明, 新结构兼具悬索结构和拱结构的优点, 力学性能优越、 造价经济,是公铁两用桥的又一可选桥型, 可尽早进行推广应用。     

连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析

以开封黄河二桥主桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil对该桥进行了力学性能分析.计算结果表明:由于该桥塔高与跨径之比较大,斜拉索承担较多的竖向荷载,能有效降低主梁支点截面的高度和内力;主梁的内力与变形表现为多跨连续梁的受力特点,主梁基本全截面受压,轴力分布较为均匀,在桥塔根部支点处出现较大正弯矩,跨中出现负弯矩;主梁刚度较大,整体变形以向上为主,变形量较小;主塔只起到拉索转向块的作用,纵向受力较小,故各塔顶纵桥向位移较小,在中等跨径范围内,可采用多跨矮塔斜拉桥方案解决普通多跨斜拉桥的刚度问题;每根塔柱两侧拉索的拉力由内向外依次小幅增大,总体分布均匀,边跨索索力最大,活载作用引起的拉索应力增幅较小;桥梁结构在非对称活载作用下的受力更为不利;各构件控制截面应力及变形均在桥梁设计规范规定范围内,且具有足够的安全储备,桥梁结构受力合理.     

斜拉-悬吊协作体系桥抗震性能参数分析

以一座1 400m主跨的斜拉-悬吊协作体系方案桥为工程背景,采用多振型地震反应谱方法,对其进行水平地震作用下的结构地震反应分析,揭示主缆矢跨比、吊跨比、边跨长度、辅助墩设置、主梁支承方式和主梁结构形式等结构设计参数对地震反应的影响,并提出各结构设计参数的合理取值.结果表明:当主缆矢跨比取为1/10、吊跨比为0.4~0.5、采用短边跨并设置辅助墩、半漂浮体系、桥面主梁采用混合梁时,斜拉-悬吊组合体系桥可以获得比较好的抗震性能.     

V墩连续刚构桥受力性能的参数分析研究

以青田塔山大桥为例,采用参数分析的方法,探讨了基础刚度、V形墩倾角、墩身尺寸、合拢顶推力等结构设计参数对V形墩连续刚构桥整体受力性能的影响,最后得出了参数变化时结构内力状态的变化规律。研究结论表明V形墩倾角是最重要的设计参数,对主梁和墩柱的受力性能有着很大影响;基础刚度、墩身尺寸、合拢顶推力对上部结构主梁受力性能影响相对较小,对墩柱受力性能影响相对较大。     

温度作用下斜拉-悬索协作体系桥静力分析

目的 研究斜拉-悬索协作体系桥温度作用下的静力行为,找出温度效应对其的影响规律.方法 利用有限元软件ANSYS对金州海湾大桥建立了平面分析模型,分别考虑了体系温差、索梁塔温差、索塔日照、索梁日照4方面的影响,进行了成桥后的温度效应分析,并对比了自锚式和地锚式两种体系的结果.结果 体系温差和索梁塔日照对两种体系内力和位移的影响较大,对主梁位移影响最大是索梁塔温差,对主塔位移和弯矩影响最大的则是体系温差.结论 温度效应对斜拉-悬索协作体系桥的位移和内力均有一定的影响,在设计中成为不可忽略的因素.     

重庆轨道交通鹅公岩大桥吊索张拉方案

以重庆轨道交通鹅公岩大桥为背景工程,研究600 m跨径自锚式悬索桥斜拉法成桥体系转换方案。通过数值模拟,分析多方案体系转换过程中桥梁结构各关键构件,关键部位的强度、变形控制指标,评价各方案的技术、经济、工期与管理等各项指标,以寻求该桥体系转换最优方案。结果表明:体系转换前主桥的目标线形以接近去二期恒载前的线形为最佳;以调整部分斜拉索索力提升主梁线形的方法效果最好;从主塔侧分别向中跨先连续张拉7根索,然后从主塔两侧依次向中跨和锚固端张拉吊索的方案最优;全部吊索安装完毕后从塔顶拆除斜拉索较为安全。     

大跨度半拱式异形桥梁抗风性能研究

天津海河柳林桥为大跨度半拱式异形桥梁,其主要受力构件为主翼、次翼及主梁.主翼、次翼均为空间曲线结构,受力情况复杂.通过对主翼、次翼及主梁的节段模型试验和全桥气弹模型风洞试验,详细研究了桥梁的抗风性能.结果表明:该类桥具有良好的抗风稳定性,不会发生涡振、驰振、颤振等风致振动;主翼、次翼的气动干扰较明显,上游侧主、次翼受力的幅值变化较下游侧大;为了精确描述空间曲线结构的风荷载,提出了用六分力系数来代替三分力系数;抖振响应计算分析可以取得与风洞试验近似的结果,但在某些情况下,计算结果会大于风洞试验结果50%左右.     

三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥成桥阶段活载模型试验研究

为研究三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥在成桥阶段活荷载作用下的结构受力性能,依据相似理论,制作了1∶20的全桥缩尺模型。利用模型试验研究了该体系桥在对称与非对称荷载作用下的结构力学特性,对加劲梁、吊杆、拉索、主塔与副塔的力学行为进行了分析。结果表明:在成桥阶段活载作用下,模型桥对称性较好、刚度较大、抗弯扭性能较好;模型桥能较准确地反映实桥的受力特性,所测得的试验数据,已成功用于指导实桥设计;理论计算值和实桥换算值与试验实测值吻合较好;模型桥及实桥均满足规范要求,该体系桥梁在使用阶段安全可靠。     

空间曲线蝶形拱桥顶推施工的多尺度模拟分析

采用实体退化单元精确描述构件几何特征,结合多尺度建模的思想建立杭州钱江八桥全桥精细有限元模型进行施工过程仿真分析.施工阶段仅考虑自重荷载,约束条件为多跨连续梁,最大顶推跨径为94 m.分析结果表明：最大拉应力约为307.2 MPa,最大压应力约为306.7 MPa,均位于前导梁箱型截面段与双工字钢截面段的交接处,在施工过程中主桥结构未出现应力过大情形;主、副拱肋应力及变形呈现空间变化特性,截面角点应力的变化规律具有一定的对称性;主、副拱连杆对结构的受力有明显影响;主梁最大应力为-280.4 MPa,施工中主梁未出现屈服现象.     

双塔斜拉-连续梁组合体系的力学行为分析

对比双塔斜拉-连续梁组合体系、双塔斜拉-简支梁组合体系以及常规双塔斜拉桥体系在恒载和活载作用下的响应以及自振特性,分析双塔斜拉-连续梁组合体系的优缺点.结果显示,斜拉-连续梁组合体系整体刚度大,结构变形小,边锚索不易疲劳破坏,但辅助墩顶主梁断面在恒、活载作用下负弯矩大,需进行特殊设计;斜拉-连续梁组合体系较斜拉-简支梁组合体系自振频率高,具有整体刚度强、结构受力有利的优点,但易受地震等动力作用的影响.     

大跨度双层桁架主梁三分力系数识别

采用风洞试验与计算流体力学（CFD）相结合的方法,对某公铁两用斜拉桥双层桁架主梁在?10°~10°风攻角下的三分力系数进行研究. 利用风洞试验技术测试成桥及施工阶段不同风攻角下主梁的气动力,并识别相应的三分力系数;基于标准k-ε双方程湍流模型建立三维数值计算模型,识别不同风攻角下三分力系数结果,并将其与风洞试验结果对比;结合2种方法研究雷诺数、桥面附属物和公路及铁路交通状况等因素对主梁气动特性的影响. 结果表明低风攻角下雷诺数对主梁气动特性影响较小,可忽略不计,并提出了高风攻角下识别双层桁架三分力系数最低雷诺数的建议值;桥面附属物对主梁阻力系数影响显著,下层桥面附属物有效降低了主梁升力系数;公路车辆对主梁气动系数影响较小,迎风侧列车对主梁阻力系数、升力系数影响显著,背风侧列车对主梁力矩系数影响显著.     

大跨径叠合梁斜拉桥施工过程调索方法研究

在对以往各种斜拉桥误差调整方法分析的基础上,对自适应模块进行了适当简化,保留最优调整模块．提出了以残余误差的平方和最小为目标函数的优化调索方法,并用该法对实桥进行了现场监控．实践证明该方法对主跨400m左右的叠合梁斜拉桥施工控制有很好的控制效果和较高的计算效率,其优化调整结果可以很好地满足工程需要．     

Optimization of Dead Load State in Earth-Anchored Cable-Stayed Bridges

In order to determine the reasonable completed dead load state in earth?anchored cable?stayed bridges, a practical method is proposed. The method is based on the rigidly supported continuous beam metho...     

钢拱塔斜拉桥的温度耦合效应和索力预测

钢拱塔斜拉桥的受力体系与传统斜拉桥有所不同,为研究环境温度变化对这种异形桥塔斜拉桥主要受力部件的影响,以某钢拱塔斜拉桥为工程背景,首先基于在线监测获取的环境和部件温度数据,分析斜拉索索力、拱塔倾角和主梁应变的温度时变效应;然后以斜拉索为研究对象,通过该桥的有限元模型升降温模拟,分析各部件温差引起的温度耦合效应对拉索索力的影响;最后以环境温度、主梁温度、桥塔温度为输入,索力为输出,利用长短期记忆神经网络对实测索力-温度数据进行映射,实现数据压缩和特征提取,建立温度-索力预测模型,再对网络模型输入新的温度监测数据,以预测索力。研究结果表明：主梁和钢拱塔温度变化具有周期性,且滞后于环境温度;主梁应变与环境温度的变化趋势基本一致但具有一定的滞后性,环境温度变化对拱塔倾角的影响很小且没有周期性规律;索力与环境温度呈线性负相关,且需要考虑斜拉桥各部件的温差所引起的温度耦合效应;长短期记忆神经网络对带有时序特性的数据训练效果好,建立的温度-索力关系模型准确度高,可用于该桥索力的实时预测。     

钢箱梁在浮桥承压舟中的应用

梁式钢桥是公路和铁路桥梁的主要形式,它是在竖直荷载作用下,主梁截面只有弯矩和剪力,无轴向力.主梁的形式有钢板梁、钢箱梁和钢桁梁.钢板梁是指由钢板或型钢等通过焊接、螺栓或铆钉等连接而成的Ⅰ字形截面的实腹式梁;钢箱梁是指由钢板或型钢等通过焊接、螺栓或铆钉等连接而成的箱形截面的实腹式梁.由于简支钢板梁桥的结构形式简单,造价经济,是中小跨径桥梁最常用的形式.箱梁是封闭体,其抗弯能力、跨越能力和抗扭能力都优于板梁,当桥梁的跨径较大时,箱形梁桥比板形梁桥较为经济、合理.搭建浮桥用的双体承压舟是一种结构形式特殊的钢梁桥,两侧的舟体是桥脚,中间的连接桥是简支的钢梁.通过计算与分析,探讨箱梁在浮桥承压舟中的应用.     

钢-混凝土箱形结合梁的工艺试验研究

针对东海大桥主跨420m的钢-混凝土箱形结合梁斜拉桥中一片主粱进行了工艺试验研究,分析了混凝土的预应力和内力均在变化的特殊性;同时,对结构的应力、应变进行了检测。     

单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验

为了解桥跨结构的实际承载能力,研究其在使用荷载下的静、动力性能,针对—（112＋48）m单斜塔双索面混合主梁斜拉桥进行结构受力分析,并进行成桥的静载与动载试验。采用专用程序建立全桥的有限元模型,分析设计荷载下的桥跨结构的荷载效应及其分布。根据桥跨结构的受力特性,针对主跨钢箱梁及边跨混凝土梁以及塔的最不利弯矩截面进行静载试验,测试对应梁体、塔的应力以及梁体、塔顶的位移,并进行斜拉索的索力测试。静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下主跨钢箱梁,边跨混凝土梁及塔的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构具有良好的结构强度与刚度。同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验,动力试验表明桥跨结构动力特性良好。     

超宽型桥面斜拉挂篮构造分析及探讨

以某斜拉桥主梁悬浇为实例,比较详细地阐述了超宽型桥面斜拉挂篮主要构件的构造及其功能、运行原理、计算模型。对挂篮主梁悬浇施工中出现的构造和功能方面的问题作了进一步的探讨。     

三塔自锚式悬索桥经济性能研究

在统计国内外部分已建成的自锚式悬索桥材料用量的基础上,基于银川滨河黄河大桥,研究三塔自锚式悬索桥的经济性能,建立各构件材料用量与结构参数、受力的关系,并以此为基础分析加劲梁材料、矢跨比和边中跨比等参数对造价的影响。研究得出:改变加劲梁的材料,对三塔自锚式悬索桥造价的影响较大;矢跨比的增加可以大幅减少主缆的造价;当桥梁总长一定时,边中跨比合理的范围内应选取较大值。     

多塔斜拉桥交叉索的纵向约束刚度

为明确交叉索对于提高多塔斜拉桥刚度的效果,建立带跨中交叉索多塔斜拉桥的力学模型.选取一个主跨作为隔离体,并将部分交叉索等效为竖向弹簧,研究交叉索的作用机理,推导交叉索对桥塔纵向约束刚度的解析公式.研究表明,当桥塔发生纵桥向位移时,梁段重量在交叉索中重新分配,导致交叉索的索力发生改变,从而产生对桥塔的约束作用.交叉索对桥塔的约束作用取决于交叉索的长度,水平投影长度以及交叉索的轴向刚度.建立三塔四跨有限元模型对解析公式进行验证,有限元结果与公式理论值符合良好,公式可有效估算交叉索的纵向约束刚度.数值分析表明,采用交叉索与增大桥塔或主梁刚度均能有效增大结构刚度,在桥塔及主梁刚度较低时,交叉索对增大结构刚度的效果尤其明显.