特大跨径三塔两跨悬索桥的位移特性初探

泰州大桥采用三塔两跨悬索桥方案,以泰州大桥工程为例,分析了三塔悬索桥与双塔悬索桥位移特征的不同点,并研究分析了塔的刚度、高度、主梁高度、矢跨比变化、边中跨比变化对三塔悬索桥位移特征的影响。     

三塔双跨悬索桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性对进行桥梁的动力性能设计、健康检测和维护具有十分重要的意义,而三塔双跨悬索桥具有和传统的大跨径悬桥不完全相同的静、动力性能。针对泰州大桥工程实例,通过ANSYS有限元分析软件研究了三塔双跨悬索桥在成桥阶段和施工阶段的动力特性,并与传统的悬索桥作比较,得出了一些有意义的结论,供工程设计人员参考。     

三塔两跨悬索桥行波效应振动台试验及数值研究

为了研究行波效应对大跨多塔连跨悬索结构抗震性能的影响,以泰州长江公路大桥为背景,设计并制作1/40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验。采用中塔与主梁间弹性索连接的纵向约束结构体系,试验分别测试了不同视波速下行波效应对全桥位移响应的影响。振动台试验表明,考虑行波效应时,中塔顶位移、北塔梁纵向相对位移会有明显增大,最大增幅在50%以上;主桥梁与引桥梁纵向相对位移也会有明显增大,增大幅值在1倍以上。因此,仅考虑一致地震激励不能保证大跨度多塔悬索桥的结构安全。通过比较试验结果和数值计算结果可以发现,试验结果与有限元数值模拟结果较为接近、吻合较好。数值计算所采用的绝对位移法分析行波效应方法操作简单,力学概念清晰,可方便的应用到大跨度桥梁行波效应分析中。     

南京长江第四大桥猫道结构设计与施工

南京长江第四大桥为主跨1 418 m的双塔三跨吊悬索桥,上部结构施工猫道采用无抗风缆和无抑振机构的三跨连续式猫道结构。本文对南京长江第四大桥猫道结构设计、架设及猫道改吊与拆除施工进行了系统介绍,可为类似悬索桥猫道设计及施工提供借鉴与参考。     

重复使用钢丝绳用做悬索桥施工

猫道是悬索桥上部结构施工最重要的高空作业通道和场地,其线形、结构安全、抗风稳定性将影响整个上部构造施工各个主要分项工序的质量、进度和施工安全。猫道承重索是猫道结构的主要受力体,通常采用捻制的钢丝绳制作,在泰州大桥上部结构施工中,对于重复利用的猫道承重索钢丝绳,参照国内相关规范制订了完善的检验方案,对确保施工猫道的结构安全、降低施工成本,具有良好效果,对国内猫道钢丝绳的重复使用具有积极的借鉴意义。     

纵向地震作用下大跨三塔悬索桥伸缩缝处双边碰撞效应研究

相邻桥跨间的碰撞效应是引起大跨桥梁引桥落梁的重要原因,本文以一座大跨三塔悬索桥为研究对象,建立了复杂的桥梁结构空间动力分析模型,采用非线性动力时程分析法,详细分析了大跨三塔悬索桥伸缩缝处主、引桥相邻梁体间的双边碰撞对桥梁结构地震反应的影响规律,揭示大跨桥梁主、引桥结构振动周期比与碰撞效应的内在联系。研究结果表明：当一侧引桥基本周期小于或者接近主桥梁端位移控制振型周期,而另一侧引桥基本周期显著大于主桥周期时,双边碰撞使长周期侧的引桥固定墩墩底地震内力响应、梁端位移、梁体搭接长度以及主、引桥间相对位移响应显著增大,而使短周期侧引桥梁端位移、梁体搭接长度以及主、引桥间相对位移响应轻微减小。     

自动猫道起升系统动力学模型与分析

在对钢丝绳拉升式自动猫道进行现场试验时发现钢丝绳载荷波动明显,无法完成目标重量管柱的起升.为此,分析了钢丝绳拉升式自动猫道的结构与运动特性,并基于达朗贝尔原理建立了自动猫道的动力学模型,采用MATLAB软件进行数值求解并分析了基座上挡块与坡道底端的距离、移送臂与支撑臂的铰接位置、支撑臂长度对钢丝绳载荷的影响,分析得出将基座上挡块调整至坡道底端、合理降低支撑臂长度能有效降低起升过程所需钢丝绳拉力.依据分析结果调整自动猫道结构尺寸后进行现场试验,液压绞车的最大起升油压下降超过2 MPa,自动猫道机起升能力得到提高.该分析与实验结果可为钢丝绳拉升式自动猫道结构设计与优化提供指导.     

大跨悬索桥结构损伤预警系统的设计与实现研究

在大跨悬索桥结构损伤预警方法研究的基础上,详细研究了润扬大桥悬索桥结构损伤预警系统的设计与实现方法。结构损伤预警系统采用基于“环境条件归一化”模态频率和小波包能量谱的损伤预警方法,并采用两阶段设计方法分别完成在线损伤预警分析和离线损伤预警分析。采用Client/Server和扩展Browser/Server两种系统模式相结合的形式将损伤预警系统与结构健康监测其他子系统相互结合,并采用LabVIEW软件编制了润扬大桥悬索桥结构损伤预警系统软件。该软件的主要功能包括在线模态频率识别和小波包能量谱识别模块：结构损伤预警参数与环境因素之间的相关性分析与统计建模模块;结构异常状态监测与预警分析模块。     

泰州大桥——世界首座千米级三塔悬索桥

2007年12月开工建设的泰州大桥位于江苏省中部,连接泰州与镇江,为世界首座千米级三塔连跨悬索桥,同时中塔采用世界首个纵向人字型钢塔,中塔基础采用世界上入土最深的水中沉井基础。为了建造这项宏伟的工程,针对众多技术挑战,建设者采取了一系列的创新技术:三塔悬索桥的设计技术,江中大型深井的定位着床、封底技术,人字型钢中塔的钢混结合连接技术、超厚钢板的焊接加工技术以及钢中塔异型节段的精确加工与控制技术等。     

随机车辆荷载下三塔悬索桥钢箱梁疲劳关键断面分析

泰州大桥为世界首座千米级三塔悬索桥,建立泰州大桥的三维全桥模型,通过简化的车辆荷载模型,将随机车流加载于大桥有限元模型上,计算泰州大桥主梁不同位置竖向位移和弯矩的振动响应值,分析车流作用下大桥主梁应力变化最大位置,从而确定主梁的疲劳分析的关键位置。     

泰州大桥主梁施工阶段的颤振稳定性及管理对策

以三塔两跨的泰州大桥为研究对象,根据有限元分析及全桥气弹模型风洞试验的结果,对主梁对称架设施工阶段的动力特性及颤振稳定性进行了研究。结合桥位地区30年的月极大风速分析,对主梁架设阶段的颤振稳定性进行了评价。最后提出了一套针对悬索桥施工阶段颤振稳定性评价及策略确定的流程,可供其他桥梁参考。     

泰州大桥加劲梁设计

泰州大桥是世界上首座超千米的三塔两跨悬索桥,加劲梁结构体系复杂并有其独特之处。在设计过程中根据三塔悬索桥的结构特点,加劲梁构造细节设计在润扬大桥的基础上做了较大改进和创新,介绍了加劲梁的结构体系、构造设计、结构计算以及梁段的加工制造和架设情况。     

泰州大桥结构健康监测系统设计

依托泰州大桥工程概略论述了特大悬索桥梁结构的健康监测系统设计。泰州大桥结构健康监测系统由传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统3个子系统构成。其中,泰州大桥数据采集与传输系统将传统的有线采集模式和新型的无线采集模式进行了融合,是国内外首次大规模应用。     

Design of steel box girder for Taizhou Yangtze River Highway Bridge

Taizhou Yangtze River Highway Bridge is the first three-pylon two-span suspension bridge in China. The main girder adopts flat steamline steel closed box girder which has well wind-resistant capability and is technically mature besides beautiful appearance. Straight web plates of the steel box girder in longitudinal direction is proposed in order to ensure the integrity of the steel box girder, and to keep the stress of the steel box girder continuous in the middle pylon, as well as to reduce the gradient of the middle pylon columns . The cross section of the box girder has one box with three cells. Solid-web diaphragm plate with good integrity and high torsional stiffness is adopted. The lifting lugs are utilized in the anchors of suspender cable. In this paper, selection of the cross section of the steel box girder, the general structure design, local structure design and main structure calculation results of Taizhou Yangtze River Bridge are introduced emphatically.     

泰州大桥中间塔鞍座抗滑安全评估

在分析鞍座抗滑机理的基础上,建立了基于最大静摩擦系数的三塔悬索桥中间塔鞍座抗滑基本评估模型,并发展了多种鞍座抗滑评估方法。包括基于目前使用的设计规范评估鞍座抗滑安全的确定性方法;基于静态车辆数据合成随机车流,并利用Rice公式外推其荷载效应极值,进而研究鞍座抗滑安全性能的评估方法;以及基于车辆荷载效应和抗力概率模型的鞍座抗滑概率评估方法。用上述三种方法分别对泰州大桥鞍座抗滑安全性进行全面评估,表明泰州大桥中塔鞍座抗滑安全可靠。     

泰州大桥悬索主桥钢箱梁吊装施工顺序的确定

泰州大桥是世界上首座超千米的三塔两跨悬索桥,主跨为2×1 080 m,中塔采用纵向"人"字形、横向门式框架型钢塔,边塔采用门式框架型混凝土塔,加劲梁为扁平流线型钢箱梁结构,全桥共136片钢箱梁,总重约33 426 t。通过分析钢箱梁吊装顺序对结构体系和施工难度的影响,确定了三塔悬索桥合适的钢箱梁吊装顺序。     

南京长江第四大桥上部结构施工关键技术

南京长江第四大桥主桥为主跨1 418 m的双塔三跨连续式钢箱梁悬索桥,为国内同类型桥梁之最,居世界第三。本文从索鞍吊装、牵引系统与猫道架设、主缆索股架设、主缆紧缆、索夹及吊索安装、钢箱梁架设和主缆缠丝等方面对南京长江第四大桥悬索桥上部结构安装施工关键技术进行了系统介绍,可为类似大跨度悬索桥上部结构施工提供参考。     

泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。