考虑塔梁影响的交叉索多塔斜拉桥中塔抗推刚度估算公式

为深入研究交叉索的作用机理,基于变形协调原理,忽略边塔水平小位移,推导了在塔、梁自身刚度影响下,交叉索对多塔斜拉桥中塔约束刚度的估算公式,并进行算例验证.研究结果表明:推导的公式解与有限元解的误差在8%以内,满足斜拉桥概念设计的精度要求.跨中交叉拉索可以使主梁挠度减小,进而提高多塔斜拉桥的整体刚度.多塔斜拉桥整体刚度随交叉索数量的增加而增大,设置10对交叉索后中塔位移减小量高达51%,但刚度增大趋势逐渐减缓.对于交叉索多塔斜拉桥而言,桥塔自身刚度的改变对中塔抗推刚度的影响大于主梁,但二者皆小于跨中交叉索对中塔抗推刚度的影响.     

弹性支承对斜拉桥拉索自振特性的影响

根据斜拉桥柔性拉索的结构特点 ,建立了具有弹性支承的斜拉桥柔性拉索的动力分析模型 .从势能驻值原理出发 ,导出了斜拉桥柔性拉索在两端弹性支承情况下的振动方程 ,按“对号入座”法则得到了柔性拉索体系的刚度矩阵和质量矩阵 ,并分析了弹性支承对斜拉桥柔性拉索自振特性的影响 ,所得结果可用于确定斜拉桥拉索的预拉力 .该模型是斜拉桥拉索动力分析的实用模型 .     

CFRP与钢组合拉索斜拉桥经济性能分析

为克服大跨径斜拉桥整体刚度降低,提出一种新型斜拉桥方案,即CFRP与钢组合拉索斜拉桥,介绍碳纤维增强塑料CFRP与钢组合拉索斜拉桥的设计理念,并提出斜拉索构造以及斜拉桥结构的设计方法,研究了CFRP与钢组合拉索斜拉桥经济性能,并推导出该类斜拉桥的材料用量与造价公式.基于所推导公式,对其跨长、塔高以及价格比分别进行经济性...     

基于整体刚度的独塔地锚式PC斜拉桥参数分析

为研究独塔地锚式预应力混凝土斜拉桥参数变化对结构整体刚度的影响,借鉴双塔自锚及部分地锚式斜拉桥塔顶偏位解析计算方法,结合锚索分散和斜塔的结构特点,推导表征结构整体刚度的塔顶水平偏位计算公式,并以某背景工程进行了计算精度验证,分析塔柱倾角、地锚背索倾角、背索截面积和塔柱刚度参数对结构整体刚度的影响.研究表明,与整体刚度逆相关的是塔柱倾角和地锚背索倾角,整体刚度对塔柱倾角更加敏感;与整体刚度正相关的是背索截面积和塔柱刚度,整体刚度对背索截面积的敏感性明显高于塔柱刚度.当结构整体刚度需要调整时,应依次改变塔柱倾角、地锚背索倾角和地锚背索截面积,忽略塔柱刚度的影响.     

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.     

双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力研究

采用弹性支承连续梁受力分析的方法,通过计算不同主梁边界条件、不同拉索对主梁的弹性支撑刚度及不同拉索位置下不平衡索力提供的扭矩,研究了双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力的计算方法.结果表明,横向拉索不平衡索力对主梁产生的扭矩并不等于对应节段恒载扭矩与活载扭矩之和,在设计过程中,需在斜拉桥整体结构中对合理成桥状态索力横向差值进行专项设计;相同布置的塔梁墩固结体系斜拉桥与半漂浮体系斜拉桥横向不平衡索力差值相同;最大横向不平衡索力状态存在于悬臂施工过程中;中索横向不平衡索力差值随拉索抗拉刚度的增大而增大,但各节段横向拉索索力差值所提供主梁扭矩比例并不由各节段拉索提供的弹性支撑刚度的比例关系确定.     

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥静力学特性分析

为了验证碳纤维拉索在大跨度斜拉桥中的应用可能性,以跨度1 400 m的钢斜拉桥设计模型为对象,用三维非线性计算理论分析了碳纤维拉索斜拉桥的承载能力、静力抗风特性以及使用荷载作用下的力学行为.通过与同跨度钢索斜拉桥比较,讨论了碳纤维拉索对大跨度斜拉桥静力学特性的影响.分析结果表明,(1)由于拉索没有屈服点,在极限状态下可以分担比较多的竖向荷载,桥梁的极限承载能力有所提高;(2)具有同样的抗风稳定性;(3)在正常使用条件下的最不利压缩应力基本上一致;(4)竖向变形刚度有所下降.     

大跨度斜拉桥钢和碳纤维拉索设计安全系数

为了确定合理的大跨度斜拉桥拉索设计安全系数和探索碳纤维拉索在斜拉桥中的适用性，利用考虑非线性影响的计算方法分析了跨度为1 400 m的斜拉桥设计方案的抗风性、结构刚度和强度，以及拉索设计安全系数变化对主梁结构设计的影响，从结构系统安全性要求出发讨论了拉索安全系数的合理范围.以应用碳纤维拉索的桥梁为对象，比较了使用碳纤维拉索的斜拉桥主梁在抗风性、使用性以及结构强度方面与钢索斜拉桥的差异.结果表明，在使用荷载作用下，1.7～2.5的钢索设计安全系数不会影响主梁的设计；当设计安全系数大于2.5时碳纤维索斜拉桥可以达到钢索斜拉桥的结构性能以及安全性能，而碳纤维索的自重仅为钢索的1/10左右     

高墩大跨矮塔斜拉桥结构体系及静力性能研究

为研究高墩大跨矮塔斜拉桥的结构静力性能及其合理结构体系,以一座主跨265 m的高墩大跨矮塔斜拉桥洪溪大桥为工程背景,参照国内外矮塔斜拉桥的设计参数,通过改变主梁高度、边主跨比、塔根无索区长度、跨中和边跨端部无索区长度、桥塔高度、桥塔刚度、桥塔结构形式、斜拉索布置形式和桥墩刚度等结构设计参数,分析各个设计参数对高墩大跨矮塔斜拉桥的主梁内力和位移、塔的内力和位移以及斜拉索索力等结构静力性能的影响,并探讨各自的合理取值范围,为高墩大跨矮塔斜拉桥设计提供参考。     

H型斜拉桥桥塔横桥向结构抗震设计与分析

在工程实际中,通常需要在满足静力需求的基础上大幅提高塔底和横梁截面的配筋率来满足斜拉桥桥塔在罕遇地震作用下既定的性能目标,这种做法不仅不够经济,同时也增加了下部桩基础的抗震需求。通过对 H型桥塔斜拉桥桥塔结构设计参数进行研究,探讨了斜拉桥桥塔上横梁位置、塔柱横梁刚度比、上横梁与塔柱的约束条件以及桥塔上横梁进入塑性的程度对斜拉桥桥塔横桥向地震响应的影响。结果表明：斜拉桥桥塔上横梁位置变化、横梁刚度变化以及考虑上横梁的屈服耗能均能改变桥塔横桥向的地震响应,但结果并不显著,而改变上横梁与塔柱的约束条件能显著降低桥塔的横桥向地震需求。     

大跨度斜拉桥大位移影响的非线性静力分析

大跨度斜拉桥由于拉索的柔性、梁自身刚度较小以及梁柱相互影响而产生非线性问题,使有限元平衡方程中的小变形叠加原理不再适用,针对此问题,应用带动坐标混合法求解非线性问题,论述了其单元刚度矩阵的基本原理及其迭代过程.这一方法已在桥梁建设中得到广泛应用,且其计算精度符合工程要求.     

高墩固结体系矮塔斜拉桥纵飘基频的估算实用公式

为方便计算高墩固结体系矮塔斜拉桥的纵飘基频,基于三跨高墩固结体系矮塔斜拉桥,应用Rayleigh法,推导其纵飘基频公式,并提出了名义单位质量的抗弯刚度的概念,最后对此公式的可行性进行了算例验证,并讨论了该公式的应用对象.研究表明:高墩固结体系的矮塔斜拉桥第一阶振动以桥墩的纵飘为主,给出的能量法得到的纵飘基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求,该公式适用于高墩固结体系矮塔斜拉桥的纵飘基频估算.     

不同参数影响下单索面矮塔斜拉桥自振特性分析

通过有限元软件Midas/Civil建模计算,对国内某矮塔斜拉桥进行动力特性分析,采用Lanczos法进行模态分析,列出了大桥的前几阶自振频率和相应的振型;分析研究桥塔高度、桥塔刚度和混凝土弹性模量3类参数对桥梁自振特性的影响,并对其规律进行分析讨论,为今后矮塔斜拉桥相关设计提供依据.     

弹性支承对斜拉桥拉索自振特性的影响

根据斜拉桥柔性拉索的结构特点,建立了具有弹性支承的斜拉桥柔拉索的动力分析模型。从势能驻值原理出发,导出了斜拉桥柔性拉索在两端弹性支承情况下的振动方程,按“对号入座”法则得到了柔性拉索体系的刚度矩阵和质量矩阵,并分析了弹性支承对斜拉桥柔性拉拉索自特性的影响,所得结果可用于确定斜拉桥拉索的预拉力。该模型是斜拉桥拉索动力分析的实用模型。     

多塔下拉索斜拉桥静力荷载试验和计算分析

针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。     

CFRP索和钢索斜拉桥地震响应分析与抗震验算

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）索和钢索斜拉桥在地震响应和抗震性能方面的差异,以苏通长江公路大桥为参考建立了有限元动力学模型。采用等轴向刚度准则进行钢索和CFRP索的替换,利用时程分析法比较了不同索斜拉桥的地震响应值,并进行了抗震验算和评价。结果表明：相对钢索斜拉桥,CFRP索斜拉桥的自振频率有明显提高,位移和内力地震响应值减小,响应衰减较快,且抗震性能优势明显,其原因是CFRP索斜拉桥自重轻、索桥耦合振动的概率小、索的材料阻尼大等;所得结论可为CFRP索在大跨斜拉桥中的应用提供参考。     

RC斜拉桥承载能力评定方法研究

提出了一个RC斜拉桥承载能力的评定方法。该方法包含前期准备、现场检测(几何形态参数、桥梁材质状况相关参数、斜拉索索力、基础与地基、外观检查等)、后期验算(几何形态参数、索力、恒载内力、现行规范验算、斜拉索、支座验算、主梁刚度等)。通过对云南某RC斜拉桥进行承载能力评定,验证了该方法的可行性、正确性,全面反映了该RC斜拉桥的承载能力,可为以后RC斜拉桥承载能力的评定工作提供借鉴和参考。     

某独塔单索面斜拉桥的模态变化及索力预测研究

为研究索力损失对独塔单索面斜拉桥抗力能力的影响,以及索力损失的大小,以张家口商务大桥为原型,建立独塔单索面斜拉桥有限元模型,分析了不同索在不同索力损失情况下桥梁的刚度变化情况和桥梁整体的抗力性能,并在ELMAN基础上建立了两阶段预测网络.研究结果表明:索力损失率对某些模态影响较大;两阶段预测网络预测索力损失效果良好.进而为评估桥梁整体抗力能力提供一种新思路.     

高塔斜拉桥纵桥向高阶振型影响分析

地震区斜拉桥多采用漂浮体系的结构体系。在传统的抗震分析中,纵桥向往往简化为单自由度体系以降低计算的复杂性。然而,由于近年来大跨度、高塔斜拉桥的不断涌现,二阶振型的贡献增加,仅考虑一阶振型的单自由度模型是否依然适用值得商榷。因此现选取多座跨径在300 m～1 000 m左右的典型斜拉桥进行分析,研究斜拉桥纵桥向二阶振型随着跨径、塔高以及场地土类型的变化对桥塔塔底弯矩、剪力的贡献。结果表明当斜拉桥桥塔高度超过100 m后,二阶振型对于塔底剪力的贡献基本保持在10%以上,而当塔高超过150 m时,二阶振型对塔底弯矩的贡献也会达到5%以上。为进一步探讨高塔二阶振型的影响,以一座典型斜拉桥为实例,分析其纵桥向二阶振型随主梁质量以及刚度的变化对塔底弯矩、剪力的贡献,研究表明塔梁质量比与塔梁刚度比均是影响二阶振型贡献的重要因素。相比较而言,主梁质量变化对结构的影响更为显著,但在达到一定数值后逐渐减小。     

双层索系曲线斜拉步行桥的结构分析

针对北京市顺义区减河3号景观步行桥—天目桥,详细阐述了该桥的方案比选和结构布置。基于有限元法,建立全桥的空间分析模型,对该桥进行了静力、动力分析。计算结果显示,双层索系曲线斜拉桥方案与普通曲线斜拉桥方案相比,结构的整体刚度和动力性能都得到了改善。通过本文的研究,以期为今后空间布置的双层索系以及异形钢箱梁斜拉桥在人行景观桥梁设计中的应用提供有益参考。