自锚式悬索桥主缆锚固结构研究

自锚式悬索桥以其结构造型美观和对地形和地质状况适应性强等优点,成为城市里100~400m跨径范围内极具竞争力的桥梁方案。三汊矶湘江大桥是一座主跨328m的大跨度自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固在加劲梁两端。由于主缆直接锚固在加劲梁的两端,设置合理的锚固结构以保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度、稳定性和主缆的轴力平顺传递,成为自锚式悬索桥设计的关键问题之一。总结钢自锚式悬索桥主缆的三种锚固型式:混凝土结构锚固、钢结构锚固和环形锚固,分析各自的优缺点和适用范围。对三汊矶湘江大桥的主缆锚固结构进行空间有限元分析和13∶.2大比例模型试验。计算和试验结果都表明,在设计索力状态下,锚固结构各构件的应力在70~130MPa之间;在1.6倍超载索力状态下,应力都在200MPa以下。验证大桥锚箱式锚固结构的安全性和可靠性,为自锚式悬索桥锚固结构的设计提供直接的指导。     

某自锚式钢结构悬索桥主缆锚固区力学性能研究

主缆锚固区是自锚式悬索桥的关键局部结构,其构造和传力机理复杂。为探讨某自锚式钢结构悬索桥主缆锚固区的力学性能,对主缆锚固区进行缩尺模型试验研究,并建立足尺有限元模型进一步对比分析主缆锚固区的受力性能。研究表明:缩尺模型试验结果与足尺有限元模拟结果吻合较好,缩尺模型试验考虑了锚固区主要的边界约束条件,试验测试结果精度较高;1.0倍主缆索力作用下,主缆锚固区整体变形不明显,板件没有发生局部屈曲;1.5倍主缆索力作用下,外侧腹板部分板件发生局部屈曲,但锚固区大部分板件仍处于弹性受力状态;主缆锚固区应力分布合理,无明显应力集中区域,主缆锚固区构造合理。     

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能研究

以青岛海湾大桥大沽河航道桥为工程背景,对自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能进行研究。主缆力通过锚固区向分体箱的传递可分为两个独立过程,针对这两个过程分别从局部性能和整体性能两个层次进行研究。第一个层次采用模型试验和有限元分析对纯钢和组合两种锚固构造局部受力性能进行研究。纯钢锚固构造应力分布规律复杂,应力集中现象明显,实测结果和有限元分析结果吻合良好。组合锚固构造钢与混凝土有效发挥组合作用,大幅降低钢板应力,减小钢板厚度和钢材用量,使钢板受力更为均匀。组合锚固构造相比纯钢锚固构造实测应力降幅明显,但略小于计算结果,表明钢与混凝土之间发挥部分组合作用,建议采取三方面构造措施以进一步发挥钢与混凝土的组合作用。第二个层次采用有限元分析方法对主缆锚固区整体受力性能进行研究。结果表明,整个过程传力可靠顺畅,安全储备高,符合按杆系模型计算整体结构的假定。     

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固端模型试验研究

以桃花峪黄河大桥为工程背景,开展自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固结构的缩尺模型试验研究,采用ABAQUS程序,建立了缩尺模型试验的精细有限元模型。试验研究表明:后锚板的荷载-应力曲线存在阶梯状分布特点,呈现沿后锚板、前锚板至顶板、纵隔板逐渐衰弱的规律,说明在缩尺模型试验中存在显著的圣维南现象。将有限元分析结果与试验结果对比分析,二者吻合良好,精细有限元模型能够较好地模拟缩尺模型试验。桃花峪黄河大桥主缆锚固结构设计合理,安全储备高。     

自锚式悬索桥主梁面内弹性稳定分析

首先基于自锚式悬索桥等代梁理论分析其主梁面内弹性稳定特点,然后采用商业软件SAP2000建立一有限元实桥模型对主梁面内弹性稳定进行计算,同时考虑了主梁拱度、主梁材料形式和是否设置辅助墩等多个因素的影响.研究结果主要表明,自锚式悬索桥的主梁一阶模态失稳为整波失稳,同时不能按照简单的压弯杆件计算其稳定,主梁和主缆之间的荷载分配关系相对改善了主梁的一阶模态失稳.     

自锚式悬索桥主缆锚固段试验模型加载反力系统

为研究主跨600m自锚式悬索桥主梁主缆锚固段的力学性能和传力机理,需进行总荷载达1 296t空间加载的大型缩尺模型力学性能试验。通过方案设计、理论分析,提出了1套由千斤顶、纵向反力架、侧向反力架及竖向反力架组成的空间加载反力系统。加载方案将实际模型的主缆拉力改为等效加载的推力,以主缆散索锚固段作为加载点,并设计钢箱-混凝土组合加载承压垫块,采用4台千斤顶搭配纵向反力架对试验模型进行空间加载,模拟实际加载效应;为平衡试验模型因承受偏心加载而产生的水平分力,并限制模型侧向水平位移,加载反力系统设置侧向水平反力架;通过竖向反力架来平衡千斤顶空间加载产生的竖向分力,避免模型锚固横梁下部与支座脱离;采用抗剪锚杆群将加载反力有效传递至反力地板。对试验模型及加载反力系统的各部分构件、接触方式及边界条件进行非线性有限元分析。理论分析结果与试验实测结果比较表明:该加载反力系统受力明确,反力体系在2.0倍设计最大主缆力工况下处于弹性受力状态,具有足够的承载力且刚度满足要求,可安全有效地对试验模型进行加载。     

自锚式悬索桥主缆锚固方案的比选

自锚式悬索桥主缆锚固于主梁梁端,节省了庞大的锚碇。主缆发散处的转向及约束构造有散索套和散索鞍2种。结合南昌市洪都大桥的特点,分别比较了采用置于主梁内部的散索套、置于主梁外部的散索套和散索鞍3种构造方案的优缺点。该桥最终选择了置于梁内的散索套方案作为施工方案。     

基于多尺度模型的自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能研究

应用多尺度有限元方法研究自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能与传力特征,针对以往研究中存在的不足,提出将整桥模型通过合理的连接方式统一到锚固区精细模型中以替代刚性边界条件假定的思想,提出主缆锚固区弹性边界的概念。以目前世界上跨度最大的自锚式悬索桥——桃花峪黄河大桥为工程背景,针对大桥主缆锚固区的受力性能,建立多尺度有限元模型。同时,根据传统的研究方法,建立缩尺有限元模型与足尺有限元模型作为对比模型。设计并完成了桃花峪黄河大桥主缆锚固结构的缩尺模型试验以作对比验证。深入的对比研究表明,试验模型、缩尺有限元模型与足尺有限元模型的结果均存在失真区,失真区范围不能被定量确定,导致研究结果不可信并带来庞大的精细有限元试算工作。应用弹性边界这一广义边界条件,提出的锚固区多尺度有限元模型可以精确地预测自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区的受力性能,且不受失真区的影响,为相关研究提供了一种科学、精确、高效、实用的新思路。     

混凝土自锚式悬索桥主梁方案比选研究

自锚式悬索桥主梁的选择,应从材料适应性、结构整体受力、缆吊构件布置、景观效果、施工条件等方面综合比较,寻求合理的主梁方案。对混凝土主梁而言,常用的整体箱梁、分离式双箱梁和分离式双∏梁在材料指标、整体协调等方面各有特点。钦州市子材大桥为预应力混凝土自锚式悬索桥,跨径布置为65 m+158 m+65 m,主梁全宽35.5 m,采用支架整体现浇施工。通过参数研究、结构分析、构造布置等方面比选,确定预应力分离式双箱主梁较为适合子材大桥的各项要求。     

自锚式悬索桥主缆非线性研究

对自锚式悬索桥主缆非线性进行了研究，从成桥状态、计算模型的建立、空缆状态的实现等方面进行了论述，给自锚式悬索桥空缆状态的求解提出了有效方法。     

大跨度斜拉桥索塔锚固区应力分析

斜拉桥拉索锚固区是索塔受力的关键部位,在斜拉索大吨位拉力及预应力共同作用下,受力十分复杂,保证其结构安全、受力合理是斜拉桥建造过程中的关键问题。运用实体有限元方法对某斜拉桥索塔锚固区进行空间应力分析,对比分析了3种不同工况下锚固区的受力特点及应力分布规律。分析结果表明,采用环向井字形的水平预应力束配置形式是合理的;在1 265 MPa的张拉控制应力下,各钢束应力都已经相当接近1 116 MPa,说明了预应力钢束的强度已经充分发挥,不宜再提高张拉控制力。     

南京小龙湾自锚式悬索桥主缆施工关键技术

主缆索股安装及线形控制是自锚式悬索桥施工中的关键技术,结合南京小龙湾自锚式悬索桥展开研究。提出以"梁平塔直"为自锚式悬索桥的控制目标,采用倒拆与正装迭代两种算法,得到主缆的成桥线形、空缆线形、无应力长度和索鞍预偏量等;分析了主缆鼓丝的根源;通过对空缆安装线形进行精确控制,经过吊杆分轮张拉和索鞍顶推,使主缆成桥线形满足设计要求,并使主塔和主梁的受力合理,可为同类自锚式悬索桥施工提供参考。     

钢拱塔斜拉索锚固区局部应力分析

以实际工程为背景,利用有限元分析软件ABAQUS建立了桥梁钢拱塔斜拉索锚固区局部构件的空间计算模型,对承受最大索力和钢拉杆力的锚固段进行了有限元静力分析,研究了该锚固区各板件及焊缝的应力分布及大小。结果表明,该耳板式锚固结构传力流畅,力在各板件和焊缝上分布较均匀,耳板应力水平最高,由耳板控制设计,适当增加耳板厚度和长度可以提高结构承载能力。     

钢箱梁斜拉桥成桥索力优化分析

基于最优化理论,建立了斜拉桥索力约束优化数学模型。以斜拉桥空间有限元模型为基础,以成桥线形为目标函数,通过转化次要目标函数为约束条件等措施,采用无约束的共轭梯度法,对成桥索力进行了优化计算,并应用该法对红岛航道桥这一独塔双索面钢箱梁斜拉桥进行了索力调整计算。通过设置不同的目标函数,比较了索力调整方法的差异和适用性。计算结果表明:不同类型的斜拉桥,其索力调整的主要目标也不尽相同,钢箱梁斜拉桥的索力调整主要以成桥线形为首要目标;该优化计算方法简便有效,计算精度高,成桥线形拟合好,具有较高的实用价值。     

天津海河大桥斜拉索塔锚固区应力分析

由于斜拉索的局部强大集中力、预应力筋的锚固力以及孔洞削弱等因素,使该区域受力状态十分复杂,单纯的理论分析无法全面反映索塔锚固区实际的应力分布和变形情况,因此,斜拉桥索塔锚固区节段是设计和施工的难点和关键。以天津海河大桥为工程背景,利用ANSYS对索塔锚固区的受力特性进行空间应力有限元分析,据此提出相关结论和建议,为设计、施工和监控提供参考。     

自锚式悬索桥吊索张拉有限元模拟方法研究

基于自锚式悬索桥施工过程中吊索张拉对成桥线形和内力的影响,借助ANSYS有限元程序对吊索张拉采用不同方法引起的结构内力进行了分析和比较,得出了适合施工的吊索张拉方法。     

既有铁路钢钣梁桥改造设计实例分析

结合实例,对既有铁路钢钣梁桥改造工程的设计工作进行了全面介绍。研究结果表明,钢钣梁改造为框架结构的方案具有较好的效果,为既有铁路上超期服役,存在安全隐患的既有钢钣梁桥的改造工程提供了有益的参考,具有推广价值。     

斜拉桥索塔锚固区塔壁简化计算的等效受力高度取值研究

提出斜拉桥索塔锚固区混凝土塔壁的等效受力高度概念,以确保其平面框架简化模型能够合理反映结构的实际受力状态。在考虑桥塔整体变形和塔壁相互嵌固作用的基础上,通过空间有限元计算和回归分析,采用参数拟合给出了塔壁等效受力高度的简化计算公式。经过有限元计算值和公式值的误差对比分析,表明计算公式在常用参数范围内具有较高的精度。     

悬索桥索夹部位主缆钢丝之间非线性关系的分析模型

为了简化悬索桥主缆数量庞大的钢丝之间强烈的几何非线性与接触非线性关系,并研究高强螺栓紧固力在钢丝之间的传递规律。借鉴均质化思路,以主缆-索夹紧固系统表现出来的宏观力学性能为基础,利用试验结合有限元分析的方式,建立主缆在柱坐标下纵向、径向和环向三向异性的有限元实体模型,采用三向异性的均质材料代替主缆系统的平均特性,并在2组试验上分别进行探索和验证,得到三向异性等效材料的应力 应变关系。结果表明:主缆索夹接触面的摩擦力沿着索夹长度方向呈条带状分布;高强螺栓的紧固力经索夹传递后,在主缆横截面内呈现层状分布,中间小,表面大;对比试验验证了在主缆紧固研究中等效材料具有通适性。