自锚式悬索桥空间主缆线形的计算方法

基于空间分析模型,研究了自锚式悬索桥空间主缆线形的精确计算方法,根据主缆在吊杆之间的各索段在自重作用下呈悬链线,推导并研究了空间主缆在吊杆力作用下坐标的迭代计算方法.根据主缆空间线形及其理论交点,确定合理的鞍座位置,根据主缆无应力长度不变的原则,确定主缆的空缆线形.基于上述理论,以某空间缆索自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座位置、鞍座预偏量等,确定了该桥的合理成桥状态及空缆状态时的线形.算例分析表明:空间缆索自锚式悬索桥主缆线形计算方法是正确、可行的.     

景观悬索桥装饰缆索的找形与内力计算

景观悬索桥的装饰缆索不参与主结构受力,但却是桥梁不可分割的一部分.为保证其成桥后主缆及吊杆线形,必须有一定的内力与主桥相匹配.提出了一种针对悬索桥装饰缆索的找形及内力计算方法,首先建立主缆模型,并将各吊杆作用简化为竖向约束,计算各区段缆索拉力及吊杆的张力,进而通过主缆及吊杆的适宜张力计算其下料长度.结合新疆某景观悬索桥实例,利用MIDAS/Civil建立主缆局部有限元模型,计算主缆、吊杆张力及理论下料长度,并对其进行风振激励下的动力特性验算.按该方法计算的下料长度及拉力进行施工,成桥后各方面均可满足要求.     

悬索桥钢丝绳空间主缆扭转性能试验

针对空间主缆自锚式悬索桥体系转换过程中主缆易产生扭转、错位、鼓丝等问题,以杭州江东大桥为研究背景,采用钢丝绳主缆替换平行钢丝主缆,进行几何缩尺比为1∶15的模型试验,设计二合一多功能索夹、吊索张拉锚固系统、主缆锚固装置、吊杆力测试装置、缆索位形测量装置等,进行不同形式索夹、不同吊索索夹预偏角、不同吊杆张拉力的模型试验,研究了钢丝绳空间主缆截面的扭转性能。研究结果表明:设计的二合一多功能索夹与张拉锚固系统能方便地实现不同形式索夹、不同吊索索夹预偏角、不同吊杆张拉力的模型试验;给索夹设置准确的初始预偏角可有效减小体系转换过程中主缆的扭转角;当吊杆横桥向倾角相同时,所有索夹固定为0°且均可自由转动情况下,主缆各测点的扭转角相差很小,绕主缆自由转动形式的索夹对主缆扭转角改善并不明显;当索夹均未设置初始横向预偏角时,随吊杆横向桥倾角的增大,主缆扭转角逐渐增大。与平行钢丝主缆相比,钢丝绳主缆在吊杆张拉过程中产生的扭转角更小,在空间悬索桥中扭转性能更好,适用性更强;主缆产生横向变形过程中也会发生扭转,这与弯桥的弯扭耦合类似,吊索力偏心仅引起局部扭矩,由主缆整体横向变形导致的扭转角有待进一步研究。     

竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理

为揭示竖向荷载作用下悬索桥纵向变位特征与机理,以主缆变形理论为基础研究了其竖向荷载下的变位特征,并得出了其竖向及纵向位移解析解;在此基础上,分析了竖向荷载作用下传统悬索桥和设有中央扣悬索桥的纵向变位特征及加劲梁纵向位移,揭示了中央扣纵向约束机制,并分别推导了加劲梁在竖向荷载下的纵向位移计算公式;最后,通过算例分析验证所提位移计算公式计算精度. 结果表明：由于主缆的几何非线性特征,竖向位移与纵向位移相互耦合,在非对称竖向荷载作用下,主缆发生非同步纵向位移,而加劲梁主要以类似“摆锤体”发生刚体的纵向位移;跨中处主缆、加劲梁及中央扣因中央扣的存在形成一个“刚域”区,从而导致加劲梁纵向位移减小;所提计算方法与有限元数值解法在不同竖向荷载工况下吻合良好.     

吊杆张拉程序对拱梁组合体系内力影响的分析

以某拱梁组合体系为研究对象,研究不同吊杆张拉程序对结构内力的影响。分析表明：对称依次张拉会造成局部应力过大,但若根据结构受力情况,分次、逐级张拉,则可显著降低结构在张拉过程中的应力,保证结构的安全;对称交替张拉可以使结构在张拉过程中内力分布更均衡,对结构安全有利,在张拉设备等条件允许时可以考虑一次张拉到最终吊杆力。对这两类吊杆张拉程序在张拉施工中结构安全性的研究,可为同类工程提供参考.     

悬索桥成桥状态计算方法

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布，加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布，考虑主缆弹性伸长对其自重集度的影响，导出了以参数u（shu=dy／dx）表示的主缆线形方程。由边界条件，建立了求解主缆水平张力和端点未知参数的非线性方程组，采用拟牛顿法求解。然后通过改变参数u来确定主缆线形坐标。最后由积分法导出了主缆索有应力和无应力长的计算公式。算例表明该方法收敛速度较快，计算精度较高，可用于悬索桥设计与施工控制计算。     

自锚式悬索桥施工过程模拟分析

基于UL列式的虚功增量方程,推导出了适用于悬索桥缆索几何非线性分析的两节点悬链线索单元,并在此基础上,提出了一套模拟自锚式悬索桥施工全过程的精细迭代算法.以佛山市平胜大桥独塔自锚式悬索桥(主跨350 m)为例,对加劲梁的施工拟采用2种模拟方法,方法1为“等效集中力法”,即把加劲梁的重量等化为集中力作用在主缆上,而方法2则是考虑加劲梁的重量由主缆和加劲梁共同承担.应用自编程序,分别对其进行了施工过程的模拟计算,得到了各自的鞍座及索夹偏位、主缆初始线形等架设参数以及一期恒载、二期恒载状态下的结构几何形状及内力.通过对2种施工模拟方法的比较分析得出,方法1具有较好的可行性.     

混凝土自锚式悬索桥主缆成桥线形施工控制研究

自锚式悬索桥的主梁采用钢筋混凝土加劲梁结构,提高了桥梁整体的刚度,抗风抗振能力增强,施工对周围环境影响小,是城市景观桥梁的一个很好的方案。根据这种桥型的力学特性,推导了主缆成桥线形目标函数,并考虑柔性结构在荷载作用下的非线性位移、主缆自重作用下的垂度、温度等的影响用有限元空间分析模型计算成桥线形状态,结合固镇县浍河二桥工程实例分析了计算结果与施工监测值。目标函数计算简单,精度能满足工程施工需要,具有工程应用价值。     

自锚式悬索桥主缆架设监控

自锚式悬索桥在缆索体系施工过程中,主缆线形控制贯穿整个施工过程。主缆架设作为主缆线形控制的首要环节直接影响着主缆线形能否达到设计要求。以浙江中湖大桥主缆架设为例,论述了主缆空缆线形各控制点的确定方法及处理措施;对比标准状态下解析法与有限元法计算主缆空缆线形结果;研究了无应力索长、跨度、温度对索股垂度的影响,以便快速、精准地确定基准索股线形。     

超载车辆作用对钢桁架梁式悬索桥的影响

针对钢桁架粱式悬索桥工程实例,通过Midas/Civil建立模型计算,运用子空间迭代法得出该桥型的动力特征;再以不同的荷载工况分析主缆和吊索的位移时程曲线及各杆件的内力变化.结果表明:车辆荷载作用下桥跨发生最大位移的部位在1/4跨处;当车辆单侧行驶时,较小荷载引起主缆两侧位移变化不大;随着车辆荷载的增大,未加载侧主缆位移变化明显小于加载侧主缆位移变化;桥梁端部吊杆与桥塔间距大于标准吊杆间距,车辆荷载作用下端部吊杆应力较大;桥梁最不利位置在端部支座位置处以及跨中位置,应重点监测桥梁端部吊杆及钢桁架下弦杆的应力变化,防止由此引起的重大事故发生.     

混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析

【目的】研究混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁在施工过程中的应力分布规律,为超宽加劲梁的设计与施工提供一定的理论依据。【方法】采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对自锚式悬索桥加劲梁受力性能进行分析。【结果】在施工过程中,加劲梁横截面各腹板处顶、底板中纵向应力的分布存在较大的不均匀性,预应力张拉工况中,加劲梁外侧边腹板处压应力最大; 体系转化工况中,中腹板处压应力增量最大。体系转换过程中加劲梁顶、底板的应力变化规律不同,顶板中的压应力值在体系转换完成后达到最大,底板最大压应力值则出现在体系转换过程中。施加二期恒载,对吊索进行被动张拉,能够有效地减少主动张拉吊索过程产生的顶、底板应力差值。【结论】主缆轴力与预应力作用是造成加劲梁内应力分布不均的主要原因,通过调整预应力钢束的数量及位置,能够使加劲梁内应力分布更均匀。     

自锚式悬索桥施工中吊索张拉方法研究

针对自锚式悬索桥施工中体系转换的关键问题--张拉吊索使主梁脱离支架的复杂非线性过程,考虑结构承载能力和张拉设备能力等约束条件,研究了主梁脱离支架状态的确定方法、张拉次数和接长杆数量的优化方法.对万新大桥计算表明,利用该方法,通过4次张拉吊索可以达到理想的主梁脱离支架状态,通过3次张拉吊索可以达到满足要求的实际主梁脱离支架状态,优化后的接长杆数量为全桥吊索数量的27%.     

大跨径自锚式悬索桥气动参数的敏感性分析

基于桥梁多振型耦合的气弹性理论,建立了基于特征值问题的气动参数敏感性分析方法,并结合目前国内最大跨度的独塔和双塔自锚式悬索桥的风洞试验资料,分别探讨截面形状、气动阻尼、模态耦合、颤振导数、施工过程等对桥梁气动性能的影响.主要的分析结果表明:对于具有扁平流线型钢箱梁的自锚式悬索桥,其颤振临界风速的计算结果比较接近于薄平板,且绝大部分能量都集中到扭转振型上,表明对颤振发生时起主导作用的是扭转模态;结构阻尼的增加在一定范围内对抑制结构响应所起的作用明显;加劲梁的侧向摇摆运动对其竖向响应的影响非常显著.这些特点均表明此类自锚式悬索桥的空气动力性能与斜拉桥更为接近.图3,表4,参9.     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力特性的影响

自锚式悬索桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是自锚式悬索桥动力分析的基础和前提.通过建立空间有限元模型及工程实例,给出了前20阶频率和相应的振型,分别计算了恒载、加劲梁刚度、塔架刚度、矢跨比等结构参数变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响,并与相同跨径和结构参数的1座地锚式悬索桥进行了比较,对影响规律做了详细的讨论.     

自锚式混凝土吊桥非线性有限元分析

介绍了基于有限元理论的自锚式混凝土吊桥的非线性分析方法,考虑了主缆垂度效应、大位移效应、初始内力效应、混凝土收缩徐变、预应力损失对结构非线性的影响,同时考虑了施工阶段塔顶鞍座顶推滑移和加劲梁与支架间接触非线性的影响。利用所编制的程序对1座跨径240 m的自锚式混凝土吊桥——吉林兰旗松花江大桥进行了分析,研究了该桥的活载非线性和长期非线性行为,并对施工过程进行了分析,得出了有意义的结果。     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

悬索桥架设过程中吊索长度调整的计算方法

悬索桥架设过程中,当主塔、主缆的施工误差超过规定的限值时,需通过吊索长度的调整,以消除这些误差对加劲当众施工的影响,保证成桥后桥面线形符合设计要求,为此提出了一种实用的调整吊索长度的计算方法,该法中成桥状态结构的几何形状及内力发２个阶段用几休非线性有限元法模拟整个架设过程,迭代得到,算例结果表明该法具有较高精度。     

虚拟激励法在自锚式悬索桥竖向地震反应分析中的应用

考虑压、弯耦合效应，建立了自锚式悬索桥的竖向地震动方程，并利用虚拟激励法来求解，由于虚拟激励法自动计及了参振振型的互相关项和激励之间的互相关项，是快速精确的CQC算法．文中以兰旗松花江混凝土自锚式悬索桥为例，计算了主梁、主塔和主缆的期望峰值响应，并对地震动空间效应对自锚式悬索桥的竖向地震反应影响规律作了详细的讨论．