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。     

自由场爆炸作用下悬索桥整体稳定性的数值分析

基于SAP2000有限元软件建立的悬索桥的有限元模型,通过比例爆距换算,将爆炸荷载等效为一个随时间衰减的冲量载荷,分别对悬索桥在四种爆炸工况下的桥梁整体稳定性进行讨论。计算结果表明,四种工况中,爆炸载荷作用下润扬长江大桥悬索段的最大主索拉力、最大吊缆拉力、最大剪力、最大弯矩均小于该桥的最大承载能力,不引起该悬索桥产生整体失稳破坏。并给出了基于性能的悬索桥抗爆设计的一般步骤,为工程的抗爆设计和预测提供一定的经验和方法。     

自锚式悬索桥受力设计分析

自锚式悬索桥是一种特殊的悬索桥,以其固有的方式形成自平衡结构体系。其结构受力情况与普通的地锚式有所区别,通过有限元对自锚式悬索桥进行受力特性分析是常见的方法,但其只能得到特定的结果,无法提供给设计人员准确的参考,所以对自锚式悬索桥的计算方法进行研究是非常必要的。改变主塔高度、加劲梁抗弯刚度、主塔抗弯刚度,对主缆垂度变化量、加劲梁跨中挠度、吊索力等效膜张力的影响进行分析,总结出结构的受力变形和设计参数的变化规律,为以后的设计工作提供相应的参考。     

悬索桥主塔结构的有限元模拟方法研究：2.模型修正与验证

本文在文献[1]建立的润扬悬索桥主塔的初始有限元模型基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合主塔动力特性的测试结果对主塔的初始有限元模型进行了动力修正。通过三种修正方案的比较,可以看出考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束的修正方案最可行。修正后的润扬悬索桥主塔模型能全面、正确地反映主塔结构的动力特性,可作为主塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

自锚式悬索桥动力特性及地震反应特点

结合一座自锚式悬索桥的工程设计实例,研究了该桥的动力特性及地震反应的特点.采用反应谱和时程法对该桥进行了线性地震反应分析,初步探讨了自锚式悬索桥地震反应的特点.分析了冲刷深度、高阶振型和竖向地震动对该桥抗震性能的影响.结果表明:局部冲刷情况减小了塔底的弯矩响应;高阶振型对自锚式悬索桥的地震反应有一定的影响,特别是对主塔的剪力响应;而竖向地震动对主梁弯矩和主塔的动轴力贡献很大.     

悬索桥主塔结构的有限元模拟方法研究：1．初始模型

在有限元模型误差来源分析的基础之上,以润扬悬索桥主塔结构环境振动测试结果为基准,提出了分层次分阶段的修正主塔结构有限元模型的方法。首先依据设计图纸建立最初的有限元模型,经过模型阶次误差分析和结构误差分析之后,确定了主塔各构件单元划分的数目和梁柱节点刚性区域的模拟方法。在此基础之上,文献[1]将进一步对本文所建立的初始有限元模型进行参数误差的修正,从而最终建立润扬悬索桥主塔结构的基准有限元模型。     

自锚式悬索桥仿真计算分析及施工过程模拟

以某120m双塔自锚式悬索桥为工程背景。通过有限元分析,分析其成桥状态及施工过程模拟。研究结果表明,所建立的工程背景双塔自锚式混凝土悬索桥成桥状态有限元模型可以准确地反映实际桥梁的成桥状态。通过成桥状态内力及索鞍的弧度修正,确定了工程背景悬索桥主缆及吊杆无应力长度。通过施工前进分析模型和倒退分析模型反复迭代计算,确立了可以为施工提供指导作用的可以模拟施工全过程的自锚式悬索桥前进分析模型,并通过该模型确立了施工中的主塔预抬高值,主梁的预抛高及预伸长值,可以对实际施工提供指导作用。     

主索鞍固结的双塔三跨自锚式悬索桥施工控制关键技术研究

以某主索鞍与索塔采用固结连接的双塔三跨自锚式混凝土悬索桥为工程背景,对施工过程仿真模拟计算及体系转换施工控制等关键技术进行研究。结果表明:通过正装模型和倒装模型反复迭代计算确立的基准正装模型,可为自锚式悬索桥施工控制提供准确指导,并获得主梁的浇筑线形和主缆、吊杆无应力长度;基于有限元计算确定的从远离塔柱侧吊杆往近塔柱侧吊杆张拉的施工顺序可以避免吊杆的二次张拉,为该桥较优的体系转换方案。通过在主塔两侧吊杆对称张拉的方法有效地控制了塔柱内力,安全顺利地实现主梁从支架受力向缆索体系受力的体系转换。本文相关方法可为类似工程的施工控制提供借鉴。     

浅谈多塔悬索桥初步设计分析方法

文章针对传统三塔悬索桥结构,通过分析其受力特性,将其简化为多塔悬索桥的等效弹簧模型。通过推导主缆的水平刚度,结合结构的受力平衡方程以及变形协调条件,得出传统三塔悬索桥初步设计理论模型。通过有限元模型得到的位移和索力解与该理论模型得到的解吻合良好,该模型可用于传统多塔悬索桥的初步设计过程中。     

大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法研究及应用

悬索桥以其跨越能力大、结构形式简单及经济性能好等特点,在大跨径桥梁结构中得到广泛应用。主缆是悬索桥结构体系中的主要承重构件,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。通过研究大跨径悬索桥主缆线形的计算方法,以普立大桥为依托工程,采用有限元方法,建立有限元计算模型,计算结果为工程实际提供重要的指导作用。     

Force transfer mechanism in main cable anchorage zone of composite girder self-anchored suspension bridge

为探讨钢-混凝土组合梁自锚式悬索桥中主缆锚固力在主梁中的传递机制,以某大桥工程实例为原型,采用实桥测试试验和有限元法分析对自锚式钢-混组合梁悬索桥主缆锚固区的受力进行研究。结果表明：在恒载作用下,组合梁中混凝土板与钢主梁之间的剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;采用杆系全桥模型与局部精细化模型相结合,可以准确计算组合梁应力状况;主缆锚固力通过锚碇传递至组合梁主梁时,主梁发生纵向压缩与面外弯曲,主要受力构件为钢梁顶板和外腹板,钢梁通过腹板上方剪力钉将部分内力传递至上方混凝土板,在横梁作用下分布在两侧的内力向中间扩散,最终形成截面整体共同受力。     

钢-混凝土组合梁自锚式悬索桥主缆锚固区传力机制研究

为探讨钢-混凝土组合梁自锚式悬索桥中主缆锚固力在主梁中的传递机制,以某大桥工程实例为原型,采用实桥测试试验和有限元法分析对自锚式钢-混组合梁悬索桥主缆锚固区的受力进行研究。结果表明:在恒载作用下,组合梁中混凝土板与钢主梁之间的剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;采用杆系全桥模型与局部精细化模型相结合,可以准确计算组合梁应力状况;主缆锚固力通过锚碇传递至组合梁主梁时,主梁发生纵向压缩与面外弯曲,主要受力构件为钢梁顶板和外腹板,钢梁通过腹板上方剪力钉将部分内力传递至上方混凝土板,在横梁作用下分布在两侧的内力向中间扩散,最终形成截面整体共同受力。     

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。     

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。     

近场脉冲效应下悬索桥防屈曲中央扣减震耗能研究

为了探讨悬索桥在近场脉冲作用下防屈曲中央扣的耗能作用,以泸定大渡河特大桥为研究对象,建立该桥的6种不同形式中央扣的动力计算模型,研究其动力特性、地震响应和防屈曲中央扣的耗能能力。研究表明:防屈曲中央扣能提高悬索桥结构的主要振型的频率;有脉冲地震动对悬索桥这种柔性结构的地震响应有明显地放大现象;防屈曲中央扣相比于普通中央扣因其出色的耗能能力,能有效减小加劲梁纵向位移和塔顶纵向位移,小幅减小主塔底部纵向剪力和弯矩,但上弦杆应力也明显增大,综合比较防屈曲中央扣减震效果更好。     

中央扣对大跨悬索桥地震响应的影响研究

以一在建大跨度钢桁梁悬索桥为背景,建立有限元计算模型,分析设置不同模式中央扣情况下结构动力特性和地震响应。利用非线性时程分析方法,研究阻尼器对设置不同模式中央扣的悬索桥地震响应的影响。结果表明,中央扣的设置对悬索桥的纵飘特性影响较大;在无阻尼器情况下,设置中央扣能有效减小加劲梁的纵向位移,但大幅增加加劲梁上桁梁的应力;设置阻尼器后能明显减小加劲梁上桁梁增加的应力、桥塔剪力和弯矩。最后指出,采用合理的中央扣模式和阻尼器参数能显著改善结构的抗震性能。     

大悬臂宽幅箱梁剪力滞分析

采用有限元软件ANSYS建立矮塔斜拉桥跨中箱梁局部有限元模型,结合总体计算情况,对结构在不同加载工况下的薄壁箱梁的剪力滞效应进行计算分析,分析了箱梁受力,得到了其剪力滞分布状况,供设计人员参考。     

独塔自锚式悬索桥吊索张拉方案计算

独塔自锚式悬索桥的吊索张拉方案众多,如何确定一合理方案是计算难点。本文以实际工程实例为基础,遵循"先梁后缆"的施工顺序及独塔自锚式悬索桥的结构特点,总结出了六条主要的计算控制原则,如主梁受力安全、主塔受力安全和支座防止脱空等,并且对每一条进行了总结验算,最终确定了合理的吊索张拉方案。     

基于挠度理论的三塔悬索桥参数分析

采用多塔悬索桥挠度理论,对三塔悬索桥的矢跨比、主塔刚度、加劲梁高度和主塔高差等进行了参数分析。通过这些分析,有利于帮助人们把握三塔悬索桥的受力特点,得出的结论可供类似桥梁方案设计时参考。     

独塔斜拉桥抗震分析

为了探究地震对独塔斜拉桥主塔结构产生的影响,以文昌西路桥为工程实例,根据已有工程资料,通过MIDAS/CIVIL建立计算模型,计算主塔在成桥阶段受力,分析独塔斜拉桥主塔在地震作用下弯矩剪力以及轴力的分布情况,根据计算结果,总结得出E1地震作用下结构的各项力学指标均小于E2地震作用,抗震设计中着重考虑E2地震作用的影响,通过计算数据对比确定主塔截面的最不利位置,工程设计中应当对不利截面进行加固补强,可以有效增强结构物的稳定性,延长结构的使用寿命,同时也可以减少结构物在地震作用下的损伤。