用弯矩图理论计算分析悬索桥的软件介绍

悬索桥缆索在垂直荷载作用下,索的几何形状和简支梁弯矩图是完全对应的。据此推导得缆索分析计算方法。相对于悬索桥结构分析计算的弹性理论、挠度理论、有限位移理论而言,称为弯矩图理论。按此原理编写的悬索桥的索形计算软件可计算悬索桥的索形,介绍此软件的功能及使用方法。     

大跨径小矢跨比人行悬索桥力学性能分析研究

人行悬索桥相比公路悬索桥而言,桥面宽度较窄,结构整体刚度小,属于大跨径柔性结构。国内外大多数悬索桥的矢跨比都在1/12～1/9之间,人行悬索桥考虑到景观效果要求,因此可能设计成小矢跨比悬索桥。为了研究小矢跨比人行悬索桥的受力性能,该文以1/16小矢跨比景区大跨径人行悬索桥为研究对象,通过美国大型通用高级非线性有限元软件MSC.Marc建立了主跨416m人行悬索桥三维空间有限元分析模型,研究了小矢跨比下人行悬索桥结构受力性能。分析结果表明,小矢跨比人行悬索桥在一定程度上影响结构整体刚度的变化,得出在不同荷载作用效应下结构受力性能规律,并且在景区修建小矢跨比人行悬索桥是可行的,研究结论可为柔性人行悬索桥的合理设计提供一定参考依据。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥静力性能理论分析

首先推导了大跨悬索桥的无量纲形式平衡方程和协调方程得到索力和位移控制方程,然后推导了索力方程中的特征参数λ2的表达式,分析了参数λ2和载荷比P对索力和位移增量的影响。在此基础上,以3 000m跨度悬索桥为算例,分析了在正反对称载荷工况下考虑和不考虑拉索弹性伸长情况下的悬索索力和位移增量的特征,最后对比钢索,分析了悬索桥跨度对CFRP缆索内力、位移控制方程参数的影响,以及参数变化对缆索体系悬索桥静力行为的影响,阐述了大跨CFRP悬索桥静力行为的本质特征,从理论上证明了CFRP悬索体系的优势和特点。     

矢跨比对悬索桥结构刚度的影响

主缆的矢跨比是设计悬索桥时需要首先确定的一个重要设计参数,其对结构刚度有较大影响。鉴于人们对大跨悬索桥的结构刚度随矢跨比的减小而增大的普遍认识存在一定的片面性,提出悬索桥的结构刚度应综合考虑重力刚度及几何刚度的贡献,两种刚度效应的叠加才能较真实地反映结构刚度。参照某悬索桥建立有限元计算模型,计算矢跨比取1/15～1/5时,悬索桥加劲梁的竖向挠度、梁端的纵向位移及梁端的竖向转角,以研究重力刚度及几何刚度各自随矢跨比的变化规律及其在结构刚度中所占的比重,从而得出结构刚度随矢跨比的真实变化规律,并给予合理解释,得出一些有用的结论,为结构的优化设计提供参考。     

考虑吊索阻尼比影响的悬索桥抖振响应分析

目前对大跨度悬索桥抖振响应的分析中,往往忽略了吊索阻尼比的影响。本文在考虑吊索阻尼比的情况下研究悬索桥抖振响应,采用了自由振动衰减法计算不同长度、初张力、直径、风速下的吊索阻尼比,分析吊索阻尼比与总阻尼比间的关系,构建了单吊索—主梁阻尼模型,最终由抖振分析计算出吊索阻尼比对悬索桥抖振位移均方差的影响。结果表明,悬索桥跨中位移随着吊索长度的增加而增大,随着吊索初张力的增大而增大,随着吊索直径的增大而减小,风速对悬索桥抖振响应有较大的影响,随着风速的增加而增大,且基本呈线性增长。因此在计算和设计悬索桥时,必须考虑吊索阻尼比的影响。     

自锚式悬索桥参数影响挠度理论研究

基于自锚式悬索桥挠度理论计算公式及程序,分析自锚式悬索桥矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、主梁竖曲线等参数,以及外伸跨的设置与否及设置长度等对结构内力、变形、主缆的活载水平拉力的影响,通过算例计算和理论分析表明:自锚式悬索桥采用相对较大的矢跨比时不仅可以减小加劲梁的活载轴力还可以提高结构的刚度,并且从解析角度解释了矢跨比变化对自锚式悬索桥力学特性的影响;边中跨比的增大,结构的刚度要减小;外伸跨的设置不仅可以起到压重的作用,还可较大幅度地提高结构的整体竖向刚度;自锚式悬索桥外伸跨跨度的变化对自锚式悬索桥边跨和主跨内力影响较小;加劲梁最大竖向位移随着主梁刚度的增加而减小,加劲梁的内力随着主梁的刚度的增加而增加,但增大的幅度很小,而应力却随着梁的刚度的增加而减小;自锚式悬索桥设有竖曲线时结构的刚度有所增大。最终对自锚式悬索桥静力特性进行全面的总结。     

双塔三跨自锚式悬索桥受力特性研究

以某双塔三跨自锚式悬索桥为研究背景,分析了活载作用下,矢跨比、边主跨比、加劲梁抗弯刚度和主塔抗弯刚度对主跨跨中挠度、主塔塔顶位移和主缆水平分力的影响。研究各设计参数对自锚式悬索桥结构受力变形的影响,可为该类桥型的设计提供理论依据。     

混合式桥型对超长跨桥梁的适应性

本文对中跨为2500m的混合型斜拉悬索桥的进行了初步设计,构想了三种斜拉悬索桥和一种悬索桥桥式。从初步设计结果中比较它们上部结构钢材的重量发现,考虑到下部结构尺寸,斜拉悬索桥相对悬索桥具有优越性。另外,对这几种型式的桥梁进行了抗弯稳定性分析以及耦合颤振分析。分析结果表明,斜拉悬索桥抗弯稳定性是足够的,而且其临界风速高于悬索桥的临界风速。所以,作者认为针对超长跨度桥梁混合型斜拉悬索桥赛过悬索桥     

天蒙山人行悬索桥的防雷设计

天蒙山人行悬索桥为世界第一跨度人行索桥。桥跨布置采用双塔单跨吊悬索桥,中跨长度420 m,边跨长度分别为38 m和48 m。结合天蒙山人行悬索桥附近5 km区域内的闪电活动特征和当地土壤电阻率的测试结果,通过计算和分析,提出天蒙山人行悬索桥的防直击雷、引下线、等电位连接和接地的雷电防护措施。     

大跨悬索桥成桥状态初始构形及内力的确定方法

悬索桥结构分析的首要问题是如何确定成桥状态时缆、索、梁的空间位置(即成桥状态初始构形)和缆、索构件的内力(即单元初应变)。基于通用有限元程序,本文先用悬链线公式给出主缆的近似位置,然后通过对结构进行拆分、组合的分析过程,详细地给出了悬索桥成桥状态初始构形和缆、索内力的确定方法。对于单跨悬索桥的边跨,根据其主缆水平分力与中跨相等的原则,用悬链线公式即可给出主缆线形。最后,本文对润扬悬索桥的成桥状态进行了计算确定,并与竣工实测数据进行了对比。对比分析表明,计算结果与实测结果较为一致,本文方法具有很好的工程应用价值,可为同类大跨悬索桥的计算分析提供有益的参考。     

矮塔斜拉桥结构动力特性分析

矮塔斜拉桥具有造型美观、景观协调、技术先进、造价低、施工方便等很多优点,且兼有连续梁与斜拉桥的优点。本文以一座双塔双索面矮塔斜拉桥为工程背景,应用Midas／Civil软件建立其空间模型对矮塔斜拉桥动力特性即自振频率、周期及振型展开研究。研究表明,该桥第一阶振型为全桥纵飘,基频比一般斜拉桥和悬索桥高,全桥抗纵向水平侧移刚度相对较弱;在前10阶振型中,桥塔侧弯的振型出现较多,索面摆动突出,即拉索与桥塔侧向刚度较小。研究结果可为矮塔斜拉桥的设计及施工控制提供参考。     

开口拱塔斜拉桥空间布置拉索优化设计

某跨高速公路斜拉桥主塔为空间弧形变截面结构,拉索采用带螺纹的套筒连接。为研究这种开口拱塔斜拉桥拉索的布置及设计,首先根据该桥的受力特点,选取索力、控制截面弯矩及塔顶横桥向位移为约束条件,以主梁、主塔的应变能最小为目标,建立二次规划模型;然后采用多约束条件下的最小能量法,在同样的目标下对不同布置形式的拉索进行成桥恒载索力优化;最后基于优化后的索力,对拉索的布置形式进行对比分析,选取优化后的布置形式进行了拉索的设计。分析结果表明:拉索不同布置形式下的塔顶横向位移相差不大;网状布置可以减小拉索的活载应力幅,节省材料用量;拉索设计需考虑螺纹连接处的应力集中现象。     

双缆多跨悬索桥力学性能及主缆用钢量研究

为了进一步明确双缆多跨悬索桥的力学和经济性能,比较了双缆多跨悬索桥与传统多跨悬索桥在活载作用下的加劲梁变形及桥塔受力,分析了二者主缆用钢量的差异;拟定双缆体系与传统体系的四塔三跨悬索桥有限元模型,分别计算了活载作用下的结构变形及受力。研究结果表明:双缆悬索桥体系的主缆纵向刚度可达传统悬索桥体系的2~4倍甚至更高,双缆体系纵向刚度与上缆和下缆的垂度及恒载在上下缆之间的分配比例有关,双缆体系主缆用钢量与传统体系相当;在桥塔抗推刚度相对较低的情况下,双缆多跨悬索桥在活载作用下的加劲梁挠度及塔底弯矩均远小于传统多跨悬索桥体系,采用双缆体系可有效增大多跨悬索桥的结构刚度。     

悬索桥易损性分析与简化模型

对中国当前已建和在建的车行悬索桥进行了统计分析,总结其分类特点,得到了统计意义上桥梁主要参数间的关系,并利用线性拟合得到趋势拟合公式。选取3座典型悬索桥（双塔地锚式平行双索面桥、双塔自锚式平行双索面桥、独塔自锚式空间索面桥）建立有限元模型,对影响悬索桥振动的主要参数进行了敏感度分析;利用塔底弯矩曲率曲线确定不同等级的损伤指标,采用增量动力分析(IDA)法得到地震反应需求值,通过计算不同损伤指标的能力需求比,对悬索桥的易损性进行分析。针对震后灾害快速评估的需求,建立单塔简化模型来计算易损性曲线。结果表明:对算例桥梁而言,主塔顺桥向弯曲振动,主塔刚度对自锚式平行索面悬索桥影响大,主缆刚度对地锚式平行索面悬索桥影响大;横桥向主塔刚度对3座桥影响均较大;地锚式悬索桥比自锚式悬索桥易损,而自锚式悬索桥中双塔平行索面桥抗震性能优于独塔空间索面桥;单塔简化模型在一定程度上能够满足震害后快速评估的需求,误差基本在工程上可以接受的范围。     

悬索理论在电视塔安装中的应用

对悬索结构进行了理论研究 ,提出了悬索的计算方法 ,并将悬索理论用于电视塔安装中 ,采用缆索滑落拆卸方案解决了某工程在 15 0m高空拆除塔吊塔臂的技术难题。工程实践证明 ,本文理论可靠 ,施工技术先进 ,可为类似工程提供借鉴     

一种新的悬索桥

提出了一种新的悬索桥--内锚悬索桥,主要由主缆、吊索、桥塔、水平杆、墩和加劲梁组成,水平杆与桥塔垂直相交,可作为引桥的一部分,主缆依次绕过塔顶、水平杆、塔底,最终锚固在水平杆上。按照力学原理,建立了结构内力及地基反力的计算式,提出了合理偏心线和合理宽度线的概念,所提出的合理偏心线可使桥塔在索力作用时处于无弯矩状态,而合理宽度线可保证材料得到充分利用。研究表明,在保持传统地锚悬索桥跨径的前提下,内锚悬索桥可去掉体积庞大的锚碇,主缆水平张力仍由基础反力平衡,但其基础受力为斜向下,通过适当的结构布置和采用明挖基础,还可以使塔基础和墩基础合二为一。故内锚悬索桥比传统地锚悬索桥受力更为合理,在保证结构安全、经济、耐久性的前提下,内锚悬索桥更容易做到力与美的统一。     

单塔空间缆索结构自锚式悬索桥缆索系统安装

天津富民桥是我国第一座单塔空间缆索结构的自锚式悬索桥,在施工中应用了空间缆索结构的自锚式悬索桥相关的一些新的施工技术。本文主要介绍了猫道的架设及调整、主缆的架设、索夹与吊索的安装等上部悬吊结构关键施工技术,为今后空间缆索结构自锚式悬索桥的施工提供参考。     

中小跨径悬索桥主缆线形简化计算方法研究

悬索桥主缆线形的计算在悬索桥设计与施工控制中具有十分重要的意义,针对精确的计算理论在有限元迭代计算中难以收敛和耗费大量计算时间的缺点,考虑到中小跨径悬索桥的小垂度主缆的特点,给出不同重力刚度下索单元与梁单元相互转化的理论依据,从理论上保证了在主缆线形计算中采用梁单元模拟主缆的可行性;介绍了梁单元几何非线性计算的基本原理与基本方法,并通过固镇县浍河二桥主缆线形计算验证了方法的可靠性。实际计算结果表明,对于中小跨径悬索桥主缆线形所采用的这种简化计算方法,具有计算速度快、算法稳定、易于收敛的优点。     

独塔双索面双跨式斜拉桥主塔施工技术

斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。文章介绍了徐葛大桥独塔双索面双跨式预应力混凝土斜拉桥索塔施工方案,索塔施工采用的主要设备和施工中采用的新工艺、新技术。     

斜拉索的换索施工技术

斜拉桥在国内建设越来越多,随着斜拉索使用年限到来,为了延长桥梁的使用寿命,需要对斜拉索进行更换。本文着重介绍柳州壶西大桥的斜拉索更换施工技术。该桥为预应力混凝土独塔双索面斜拉桥,跨径2×120米。斜拉桥上部结构为板梁式结构,两边对称布置26对扇形拉索,共104根。换索施工过程包括:旧索放张,拆除;新索安装、张拉;新索锚固区域防腐;施工测量(索力、标高、位移)。