基于证据理论的大跨径悬索桥主塔施工风险分析

通过分析主塔施工中存在的主要风险因素,明确风险评价指标,建立多层次指标体系,根据证据理论,构建主塔施工风险综合评估模型,确定了风险指标的基本概率分配函数,通过证据理论合成规则得到各级指标的风险等级及信任度,提出基于证据理论的大跨径悬索桥主塔施工风险评估方法。武汉杨泗港长江大桥主塔施工风险分析结果表明,主塔施工风险等级为Ⅱ级,需对主塔施工风险进行监测。该方法应用于桥梁施工风险分析与控制是可行的。     

大跨度悬索桥施工阶段静风稳定性精细化分析

大跨度悬索桥施工期结构柔性大,静风作用下结构大变形和刚度变化以及桥址区域内风速空间分布的非均匀性可能会对其静风稳定性造成影响。考虑结构非线性、静风效应和风速空间非均匀分布等因素,建立了精细化的大跨度桥梁三维非线性静风分析方法,并编制了相应的计算分析程序。以润扬长江大桥南汊悬索桥为例,模拟加劲梁从跨中向两侧桥塔和由两侧桥塔向跨中对称拼装两种主梁架设顺序,分析了施工全过程悬索桥静风稳定性的变化趋势,并探明了风速空间分布非均匀性对成桥和施工状态悬索桥静风稳定性的影响。结果表明:加劲梁采用从两侧桥塔向跨中对称架设时,悬索桥可以获得较好的静风稳定性,尤其在施工初期;风速沿竖向高度变化和风速空间分布宽度对成桥和施工状态悬索桥的静风稳定性影响不大,但风速非对称分布因素影响则比较显著,须在分析中重视和考虑。     

悬索桥主缆施工控制与监测

分析悬索桥主缆施工过程中测量数据的影响因素及误差来源,介绍测量方法的应对调整方案。 主缆线形基准索股测量无法使用几何水准,采取先进高精度测量全站仪器、只能单向三角测量,一台全 站仪器进行单向三角测量如果出现粗差无法校对,同时测量的基准索股对温度变化、风力的大小、塔位 的偏移等因素十分敏感,因此对测量方案进行调整,选择在无风或风力很小、温度稳定的夜间进行,用两 台高精度的自动跟踪全站仪同步单向三角测量,使得测量任务能在短时间完成,满足悬索桥主缆施工控 制精度要求。     

非对称悬索桥施工过程抗风稳定性研究

以目前世界最大跨度的非对称结构型式的悬索桥——西堠门大桥为工程背景,分别模拟主梁从中跨跨中向两侧桥塔、从两侧桥塔向中跨跨中以及从两侧桥塔和中跨跨中同时向中跨四分点处对称拼装的施工顺序,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,分析了主梁拼装过程结构的动力特性、空气静力和动力稳定性的演变规律,并从抗风稳定性角度提出了合理的主梁拼装顺序.结果表明:主梁从中跨跨中向两侧桥塔对称拼装时,结构可以获得较大的自振频率,同时具有较好的空气动力稳定性;主梁从两侧桥塔向中跨跨中对称拼装施工时,结构的静风稳定性最好;从总体抗风稳定性而言,主梁采用从中跨跨中向两侧桥塔对称拼装的施工顺序则比较有利.     

柔性悬索桥动力特性分析

对于整体刚度很低的柔性悬索桥而言,动力特性的分析非常重要.采用非线性的有限元理论,对柔性悬索桥进行了详细的动力分析,探讨了结构的动力特征值问题,最终找出了它所固有的动力特性.并通过与其他悬索桥的对比,进一步分析了柔性悬索桥的结构特点.分析结果还为系统的动力荷载分析提供了基础.这些分析数据还为施工控制以及日后桥梁使用过程中的健康检测提供了控制性的依据.     

倾斜吊杆悬索桥的非线性分析

倾斜吊杆悬索桥的结构分析包含“变作用形式”和大位移两个几何非线性问题。过去习用线性刚度近代、位移增量叠加的方法，并忽略前一个非线性影响或者将二者分开迭代计算，这样误差偏大。本文给出逐步加载、非线性刚度迭代，同时淘汰受压柔性杆件的“并行迭代法”提高了精度。进行了实例计算比较。     

三塔悬索桥中塔结构选型分析

三塔悬索桥作为一种新型的桥梁体系,结构受力特征与两塔悬索桥显然不同.三塔悬索桥整体刚度低、主梁挠跨比大,中塔选择对整个结构的受力有非常显著的影响.本文以泰州桥的三塔双主跨悬索桥为研究背景,分析讨论了三塔悬索桥主梁挠跨比、主缆抗滑移安全系数、主塔截面内力等设计限制下的中主塔刚度的恰当取值,采用有限元方法对中塔纵向采用A型钢塔、A型混凝土塔、I型混凝土塔等不同的结构型式进行了分析.研究发现,中塔纵向刚度是中塔结构选型的关键,在一定的结构体系下,三塔悬索桥中塔的纵向刚度应当在一定范围之内才能满足各种设计条件.分析结果表明,泰州大桥中塔结构的纵向刚度宜在23～28MN／m之间,采用人字形钢中主塔是适宜的.     

三塔悬索桥中塔结构选型分析

三塔悬索桥作为一种新型的桥梁体系,结构受力特征与两塔悬索桥显然不同。三塔悬索桥整体刚度低、主粱挠跨比大,中塔选择对整个结构的受力有非常显著的影响．本文以泰州桥的三塔双主跨悬索桥为研究背景,分析讨论了三塔悬索桥主梁挠跨比、主缆抗滑移安全系数、主塔截面内力等设计限制下的中主塔刚度的恰当取值,采用有限元方法对中塔纵向采用A型钢塔、A型混凝土塔、I型混凝土塔等不同的结构型式进行了分析．研究发现,中塔纵向刚度是中塔结构选型的关键,在一定的结构体系下,三塔悬索桥中塔的纵向刚度应当在一定范围之内才能满足各种设计条件．分析结果表明,泰州大桥中塔结构的纵向刚度宜在23～28MN／m之间,采用人字形钢中主塔是适宜的。     

悬索桥主缆的静力分析

给出了悬索桥主缆在恒载作用时主缆拉力与引入参数垂跨比k ,全跨恒载总和Pw,弦转角之间的函数关系 ,再进一步给出主缆在恒载、活载共同作用时的跨度极限 ,最后给出小弦转角时主缆的无应力长度表达式。     

大跨径拱桥施工缆索锚碇三维数值模型的构建

以酉水大桥为背景工程,研究复杂地质结构高效构建三维数值模型技术。充分利用大型分析制图软件AutoCAD、Surfer、ANSYS和FLAC3D各自的优点,提出一种多软件耦合的构建方法。本文详细阐述了建模方法的具体步骤,并对建模中存在的单元体数量划分较多及锚索轴力分布不均等问题进行分析,通过对比多种改进方案,优化了该耦合建模方法。结果表明:多软件耦合建模方法能有效地应用于复杂地质结构,并高效、精准地构建三维数值模型,为复杂组合结构的力学特性研究探索出一条有效途径,为类似工程采用数值方法解决方案积累成功案例。     

悬索桥主缆的次应力分析

针对在主缆的设计中,采用高的安全系数避免对细部次应力分析而使主缆的承载能力没有充分发挥的现状,尝试对悬索桥的次应力进行较为详细的分析.对悬索桥的主缆由于丝股长度差异、钢丝弹性模量差异以及钢丝弯曲等原因产生的次应力进行分析,并给出了相应的经验计算公式;对缆索角度变化产生的次应力,对以往的计算方法进行了分析,并针对更一般的情况进行了理论分析和公式推导,给出了计算算法;对于由于缆索形状的变化而产生次应力,分解为空隙率差异、截面特性差异、截面形状差异三部分进行分析.分析了悬索桥主缆出主鞍近六边形截面到第一个索夹处圆形截面引起的次应力.最后,结合国内某大跨度悬索桥主缆次应力计算的实例,对次应力的发生部位以及次应力对结构安全的影响进行了分析,并按照英国、日本和丹麦大跨度悬索桥主缆安全系数的计算方法对实例的安全系数进行了分析,认为其安全性能够得到保证.     

预张力悬索桥及其静力学性能分析

为从理论上获得预张力悬索桥的力学特性,利用大位移不完全广义势能变分原理,建立了预张力悬索桥的一般基础微分方程.在进一步引入假设条件下,导出了基于古典挠度理论的平衡微分方程.通过对微分方程的解析,讨论了预张力悬索桥的静力学特性及其与普通悬索桥的区别.结合算例悬索桥的数值分析表明,预张力悬索桥由于抗风索的存在,以及结构中建立的预张力,在提高结构刚度、减小加劲梁弯矩等方面具有一定的优越性.     

大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装力学数值模拟分析

采用三维有限元分析技术，对大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装体系进行了三个层次的力学分析，即：桥梁结构整体变形对桥面铺装作用；应用于模型法分析轮载作用下桥面板局部变形特点，同时与建立的普通路面结构计算模型弯沉进行对比，从弯沉角度分析桥面铺装对沥青混凝土的性能要求；铺装层结构体系内部受力状态．总结出了大跨径混凝土桥梁桥面铺装受力特点，粘结层在铺装层体系中的关键作用．     

大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装力学数值模拟分析

采用三维有限元分析技术,对大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装体系进行了三个层次的力学分析,即:桥梁结构整体变形对桥面铺装作用;应用子模型法分析轮载作用下桥面板局部变形特点,同时与建立的普通路面结构计算模型弯沉进行对比,从弯沉角度分析桥面铺装对沥青混凝土的性能要求;铺装层结构体系内部受力状态,总结出了大跨径混凝土桥梁桥面铺装受力特点,粘结层在铺装层体系中的关键作用。     

大跨径连续箱梁悬臂施工有限元仿真分析

采用Midas/Civil 2006将全桥结构简化为三维空间模型结构,可实现桥梁从施工到成桥全过程的受力仿真分析.结合跨越既有线(70 m+125 m+70 m)连续箱梁桥,介绍对其仿真分析的方法.计算结果表明有限元分析方法能精确地模拟结构实际受力全过程,为连续梁桥的施工及测控提供有参考依据和有效的验证手段.     

大跨径PC连续刚构桥施工控制参数敏感性分析

大跨径PC连续刚构桥施工控制参数的变化往往会改变结构的线形与应力状态,从而影响桥梁的合龙精度与最终成桥状态的结构内力。为研究施工控制参数的敏感性,本文以巴河大桥为工程背景,结合有限元方法,借助仿真计算软件,分析主梁悬臂施工过程中材料容重、结构刚度、预应力损失、混凝土收缩徐变、温度、基础沉降等6大主要参数对桥梁结构线形和应力的影响。结果表明:混凝土容重增大会加大主梁下挠,而对梁截面应力无明显影响;预应力损失对主梁的线形影响最大,当预应力损失达到20%时,主梁最大挠度将增加250%;混凝土收缩徐变、环境温度对跨中线形影响最大,而对0#块根部影响较小;基础不均匀沉降对结构的线形影响呈抛物线形式分布,各参数对主梁挠度的影响大于对梁截面应力的影响。     

悬索桥施工中索鞍顶推的小步快跑原则

针对悬索桥施工中塔顶主索鞍的顶推问题，以宜昌长江公路大桥为例，采用三维的实体退化虚拟层合单元建立起全桥的三维有限元模型，对主梁吊装阶段的悬索桥桥塔应力进行了分析，并对索鞍顶推、索鞍自由滑移、索鞍固结这3种假想情况下的桥塔应力计算结果进行了对比，提出了塔顶主索鞍顶推的小步快跑原则，即适当增加顶推次数，减小每次顶推的顶推量.根据小步快跑原则制订的顶推方案与实际施工顶推方案及另一种假想的顶推方案的对比计算结果表明，小步快跑顶推方案可使施工过程中的桥塔应力更加逼近理想受力状态，有利于增加桥塔的施工安全裕度及全桥结构的安全     

独塔自锚式悬索桥施工过程索力变化规律试验研究

为了研究独塔自锚式悬索桥施工过程索力变化规律,依据北京密云县云蒙大桥1/20比例的整桥缩尺模型试验,针对独塔双跨自锚式悬索桥的施工过程进行了模拟试验研究,对比了5种常见的吊杆张拉方案,揭示了自锚式悬索桥体系转换过程索力的变化规律,经过综合分析选择二次张拉方案作为比较合理的施工方案.同时建立了该桥的有限元数值模型,通过对比分析得到一致的规律,对于同类桥梁的设计和施工控制提供了可借鉴的试验依据.     

大跨悬索桥AMD主动控制的一种优化算法

根据AMD振动控制的原理及悬索桥的动力特性，提出一种基于耦合模态法和经典最优控制法相结合的方法，并出其振动控制方程。     

大跨径自锚式悬索桥主缆的线形计算及误差分析

针对自锚式悬索桥的主缆线形在施工过程中的变化特性,自编分段悬链线法和抛物线法程序实现了大跨径自锚式悬索桥主缆线形、空缆线形、各节段无应力长度、吊点坐标和索鞍预偏量等几何特征参数的精确计算;结合工程实例,对自编程序与Midas civil软件计算结果进行了比较分析. 结果表明:与有限单元法相比,分段悬链线法计算得到的索鞍预偏量相对误差为11. 3%,抛物线法计算得到的索鞍预偏量相对误差为23%. 在施工中,分段悬链线法和抛物线法计算结果需要反复修正迭代以综合确定主缆线形.