拱助多节段吊装设扣索扣点优化分析

拱助节段吊装、架设是拱桥无支架施工的一个重要内容，尤其在多节段吊装中，扣索扣点布置直接影响扣索索力大小与拱肋节段线形的调整。本文根据“零弯矩法”概念，给出计算扣索索力的计算公式，在此基础上讨论扣索扣点最优位置、索力与扣点位置、塔高、塔距的关系，文中最后用一座钢管砼拱桥为例加以说明。     

考虑双非线性影响的大跨度上承式钢拱桥地震响应研究

以研究上承式大跨度钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理为目的,应用考虑双非线性以及地震过程中轴力变化影响的计算方法,对跨度为200m的两铰拱桥和无铰拱桥设计方案进行了计算,分析了结构在强地震荷载作用下地震响应和损伤程度,比较了计算方法、输入地震波以及结构设计条件对地震响应计算结果的影响。结果表明,上承式钢拱桥具有较好的结构抗震性能,在强地震荷载作用下损伤程度不显著;钢拱桥在地震荷载作用下无卓越的振动振型,地震响应计算需考虑多个振型的影响;当拱肋轴力达到屈服轴力的20-30%时,弹塑性地震响应计算不宜忽略轴力变化的影响。几何非线性对拱肋的弯矩地震响应有较明显的影响;柔性的两铰拱桥由于自振周期长,受到的地震荷载比对应的无铰拱略小,损伤程度也相对较轻些;无铰拱桥在拱脚截面位置容易发生地震损伤,设计时应确保拱脚截面在屈服以后不发生局部失稳。     

大阶段钢箱拱肋吊装方案研究

首先介绍拱桥的主要施工方法,并针对工程实践提出大阶段钢箱拱肋整体吊装的施工方法,通过对钢箱拱肋吊装过程进行有限元计算分析,并对吊点位置及吊耳进行应力分析,论证钢箱拱肋整体吊装方案的可行性,为今后类似桥梁的施工提出合理的吊装建议。     

钢管混凝土拉索组合拱桥索力优化研究

钢管混凝土拉索组合拱桥是一种施工中以桁受力为主,成桥后以拱受力为主的新桥型,采用柔性拉索代替传统桁式组合拱桥中混凝土斜杆,使结构成为可调体系。基于钢管混凝土拉索组合拱桥施工过程中和成桥后的受力特点,采用恒载"零弯矩"法,确定悬臂施工过程中的拉索索力;以拱肋恒载弯矩分布最优为控制目标,以拉索索力为控制变量,借助影响矩阵,确定结构的合理成桥索力。最后,通过对已建成的天子山桥的计算分析表明该方法优化效果明显。     

考虑轴向变形的合理拱轴线的有限元优化

通过对拱圈竖向坐标的调整，以减少弯矩使拱轴线趋向于最理想化的优化方法，利用有限元方法，计入轴向弹性压缩对大跨径拱桥的影响，对拱轴线进行合理的优化，并通过算例计算分析，表明此法是可行的，并提出在大跨度拱桥拱轴线的设计中应考虑拱圈弹性压缩变形的影响。     

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥地震易损性分析EI北大核心CSCD

为了探究完善钢管混凝土劲性骨架拱桥的地震损伤评估方法,以一座上承式高速铁路劲性骨架拱桥为工程实例,开展同种桥型的地震易损性研究。首先,基于OpenSEES平台建立拱桥的非线性数值模型;然后,通过非线性动力时程分析及增量动力分析对主拱肋子构件、交界墩及拱上立柱的地震损伤进行评估;最后,引入两种Copula函数建立串联体系下主拱肋构件系统的易损性曲线,并将其与子构件及基于第一可靠度原理的系统易损性进行对比。结果表明:在三向地震动作用下,主拱肋外包混凝土的损伤概率与损伤程度均明显大于钢管混凝土,且后者的易损位置将随着地面峰值加速度的增大而发生从跨中向拱脚的改变;主拱肋系统的易损性更偏向于外包混凝土,L/4拱肋截面的损伤概率最大;交界墩与拱上立柱的保护层混凝土的易损性水平显著高于纵向钢筋和核心混凝土,位于L/4拱肋位置的立柱损伤概率最大。抗震设计时应重点考虑对易损部位采取加强的设防措施。     

钢管再生混凝土拱桥拱肋地震响应及抗震性能

用再生骨料混凝土作为钢管混凝土结构的填充材料,形成钢管再生混凝土结构,研究钢管再生混凝土拱桥拱肋的抗震性能,以某单跨中承式拱桥为例,建立计算模型,分析结构模型的动力特性,计算了拱肋结构不同截面的弯矩响应峰值和轴力响应峰值,同时研究得出了不同再生骨料替代率的钢管再生混凝土结构5个屈服阶段的抗震评估曲线。通过比较计算,所得出的内力响应峰值和抗震评估曲线的关系,得出了拱肋结构的抗震性能。计算结果表明,钢管再生混凝土应用于拱肋结构有着较好的抗震性能,不同替代率的再生骨料对钢管混凝土拱桥结构拱肋抗震性能影响程度较小。     

某跨海大桥主桥总体方案与减隔震研究

结合桥址处实际工程条件,某跨海大桥主桥选取了286 m跨下承式双边钢箱主梁提篮拱桥及(125+286+125)m双塔三跨双索面预应力混凝土梁斜拉桥2种桥型方案进行研究比选;对下承式提篮拱桥方案,提出了4种总体施工方案进行研究比选;设计推荐采用拱轴系数1.5、矢跨比1/5、陀螺形钢箱截面拱肋及双边钢箱主梁的286 m跨下承式提篮拱桥,提出采用半潜驳船并利用潮汐差进行拱梁整体浮运架设施工。针对该桥质量大、重心高、高桩承台及场地特征周期长等不利抗震条件,采用球型钢支座及纵向黏滞阻尼器共同进行减隔震,并采用非线性时程法及时域显式降维迭代,分别进行减隔震元器件参数优化及结构抗震分析;计算结果显示,拱桥结构响应对黏滞阻尼器阻尼系数C较敏感,对速度指数α敏感性较小,设置减隔震系统后,梁端的纵桥向位移得到明显控制,降幅达到61.5%,拱肋轴力降低5.7%～19.6%,拱肋弯矩降低8.9%～59.0%,拱脚处内力降幅最大,主桥抗震满足要求。     

基于小波包分析的肋拱桥结构损伤状态研究

针对某服役四十余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,通过对拱肋截面发生不同程度损伤以及损伤修补后拱桥模型的动力试验研究,得到了各种损伤情况下结构的自振频率;利用小波包分析方法对不同损伤情况下拱桥结构的观测信号进行分析,通过对小波包分量能量的灵敏度分析,确定了结构异常状态的敏感特征。研究结果表明:小波包分量能量对拱桥结构拱肋的异常状态较为敏感,可以作为拱肋的损伤敏感特征对拱桥进行健康诊断。     

特大跨径钢管混凝土拱桥千斤顶斜拉扣挂悬拼技术

千斤顶斜拉扣挂悬拼技术采用钢绞线作为斜拉索,利用斜拉索的索力调整来控制吊装拱肋的标高和调整拱肋轴线变形。千斤顶斜拉扣挂悬拼安装系统包括吊装系统和斜拉扣挂系统两部分。     

代换梁法在自锚式悬索桥上的推广应用

为了解决自锚式悬索桥活载内力计算问题,按照我国著名学者李国豪教授提出的代换梁法的基本原理,分析了自锚式悬索桥和传统地锚式悬索桥的构造和受力的不同点,对自锚式悬索桥提出了新的计算模型,由此导出了因活载对主缆产生水平拉力分量的计算公式,从而解决了确定自锚式悬索桥加劲梁内力的问题。通过一座桥例的分析,用该方法所得到的计算结果与空间及平面有限元法的分析值基本吻合。因此,该方法对设计具有实用意义。     

横向拱塔斜拉桥的拱轴线逐段设计算法研究

拱塔斜拉桥的拱轴线设计是一项复杂工作,该文提出了拱形主塔拱轴线的逐段设计算法。该算法将拱轴线离散为一系列连续直线段,根据设计指定的主拱内力状态和节段的平衡条件,自拱顶起逐点计算出拱轴线坐标。另外该算法仅要求已知斜拉索竖向索力分量,其余两个索力分量可在逐段计算拱轴线坐标的同时得到。该文以主梁弯曲应变能为目标函数对索力的竖向分量进行了研究。台江大桥主塔拱轴线算例研究表明,逐段拱轴线设计算法具有较高的精度和计算效率。     

两节点曲线索单元精细分析的非线性有限元法

从UL列式的虚功增量方程出发,引入索的基本假定,推导出了两节点曲线索单元切线刚度矩阵的显式;同时根据索的特性还导出了精确计算索单元索端力的表达式,从而建立起了一套完整的对拉索进行精细分析的非线性有限元法。应用本文方法,可进行大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等的非线性有限元分析计算。算例结果表明,本文方法是精确有效的。     

已知索端预张力或预应力状态索长的索原长求解技术

H.B.Jayaraman在80年代推导的悬链线索元有限元计算精度高,特别适用于精度要求比较高的大型索结构,但需要已知索原长。而索结构施工时通常是以控制索端张拉力或测量预应力状态下的索长来达到结构的设计应力状态。推导了索端张力及预应力状态下索长与索原长的增量函数关系,采用迭代方法求解索原长,计算稳定且收敛快。     

基于拉索静态线形的索力测定

为了充分利用现代测量技术解决索力的精确测定问题,作者基于索段的解析式建立了一种索力测定方法。测得索上三点的相对位置后,就可通过求解非线性方程组得到索力。激光测量仪器可在一个测站对多根索实现快速测量,从而保证了该方法的快速和高效,并且本方法避免了常用的索力测定方法的一个重要不足,即精度受拉索端部条件影响较大。数值算例表明,不考虑索的弹性、由于索的微振动等原因引起的相对位置测量误差等,对索力值的影响都可忽略不计。某斜拉桥工程算例也证明了本方法的微精确性和实用性。本方法可精确测定处于施工过程中和处于使用状态的拉索的索力。     

基于费用最小原则的矮塔斜拉桥索力优化研究

针对矮塔斜拉桥的特点,提出了基于拉索和预应力钢筋费用最小的索力优化方法。该方法的思路是以设计强度减去活载及其他荷载效应的应力区间,作为主梁上下缘恒载应力可行区域,引入索力和预应力的影响矩阵,利用调值原理,以拉索和预应力筋的综合费用最小为目标,来解决拉索和预应力筋的优化配置问题。用大型有限元软件ANSYS APDL 语言实现了这一功能并进行了实桥验算。研究表明:采用该方法确定的索力和预应力,与原设计相比,其费用约为原设计费用的47.9%。     

空间主缆自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

基于空间主缆自锚式悬索桥受力的内在要求,明晰了成桥状态确定的总体流程;从主梁受力合理(弯矩合理)的要求出发,获得了成桥状态吊索合理竖向力的确定方法;在阐述空间主缆找形解析法基本方程和吊索竖向力确定方法的基础上,给出了能确保收敛的空间主缆找形和吊索参数计算的具体步骤和方法;根据成桥状态吊索仅在横桥向倾斜的条件,推得了空间主缆线形变化刚度计算的递推公式。从而建立了概念明确、思路清晰、便于编程的空间主缆自锚式悬索桥成桥状态确定的高效高精度方法。杭州江东大桥的工程实例表明了该文方法的高效率、高精度。     

千米级斜拉桥空间非线性合理恒载索力分析

建立了斜拉桥索力调整的空间非线性有限元分析模型，以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数、结构应力及索力为约束条件，采用一阶最优化计算方法进行求解，用以确定成桥合理状态的索力。应用该法分析了某千米级斜拉桥的合理成桥状态，计算结果表明，该方法简单、有效。     

悬索桥主缆线形解析方程解及应用

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,按考虑和不考虑主缆弹性伸长对主缆线比重影响的计算模型,根据主缆微元的力学平衡关系,通过引入一个参数u(shu=dy/dx),分别导出了悬索桥主缆成桥线形的解析参数方程。由边界条件,将定解问题转化为一组非线性方程组,以抛物线理论值为求解初始值,采用拟牛顿法求解中跨端点未知参数和主缆张力的水平分量。然后通过改变参数u来确定主缆线形坐标。最后由积分法导出了主缆索有应力和无应力长的计算公式。算例结果表明两种计算模型收敛速度较快,计算精度较高,都可以用于悬索桥设计与施工计算。