主跨1600m自锚式斜拉桥的静力特性分析

以主跨1 600 m的双塔三跨自锚式斜拉桥为基本研究对象,建立有限元分析模型,计算该跨径斜拉桥结构体系在恒载、活载、风荷载以及各种荷载组合下的结构静力响应情况。通过试设计方案的整体结构计算和参数分析,进一步摸清该跨径斜拉桥的静力力学特性,论述该跨径斜拉桥采用常规的双塔三跨自锚式全钢箱梁斜拉桥结构体系的技术可行性。     

矮塔斜拉桥不同合拢方案对梁的影响

在矮塔斜拉桥的悬臂浇筑施工过程中,合拢顺序对全桥成桥后的线形、内力、恒载索力等具有十分重要的影响。本文通过对某在建跨江铁路矮塔斜拉桥施工阶段有限元模型的分析,对比不同合拢方案下全桥挠度和应力数值,综合考虑合拢施工难度、成桥恒载内力以及成桥恒载挠度等因素,优选出最佳合拢方案,可为同类桥型的合拢段施工提供参考。     

双塔双索面斜拉桥抗风稳定性分析

斜拉桥结构的复杂性和特殊性,使得结构对风十分敏感,在风荷载作用下的响应一直是工程实践中的重要问题。以某预应力混凝土双塔双索面斜拉桥为背景,通过改变梁索塔结合方式得到半飘浮和飘浮体系,对其动力特性和抗风稳定性进行分析比较。通过建立全桥有限元模型进行动力特性分析,得到自振频率及振型等参数,然后进行抗风稳定性分析。可知无论是飘浮体系还是半飘浮体系,在成桥状态下都十分安全,且飘浮体系抗风性能优于半飘浮体系,为同类双塔双索面斜拉桥抗风分析提供了有效的分析方法。     

基于遗传算法的大跨度混合梁斜拉桥索力优化

针对混合梁斜梁桥的两种材料主梁内力对索力变化敏感程度的不同,提出混合梁斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法.首先根据钢主梁及主塔的受力要求,计算拉索最优索力;然后根据确定索力下混凝土主梁的受力布置预应力钢筋,实现全桥的受力优化.按照分步算法的计算流程,以恒载下钢主梁及主塔的弯曲应变能最小为优化目标,结合改进的遗传算法求解,确定合理成桥状态下的索力.以九江二桥为例,利用Ansys建立仿真模型,据此进行索力优化.结果表明:该算法适用于混合梁斜拉桥合理成桥状态索力的确定,相对于传统的索力确定方法,避免了后期的二次调索工作;优化过程中采用的改进遗传算法,对于多约束及多优化变量复杂非线性模型的求解,具有优越性.     

大跨度钢管拱桥空间稳定性分析

基于有限变形理论,考虑结构几何非线性,运用大型通用有限元软件ANSYS,对某大跨钢管混凝土拱桥分三种不同情况讨论其空间稳定性,并给出在ANSYS中如何实现恒载作用下的活载屈曲分析,得出在做该类桥空间稳定性分析时,不仅要考虑几何非线性,还要考虑材料的非线性效应。     

某双塔斜拉桥塑性极限有限元模拟分析

结合双塔单索面预应力混凝土斜拉桥的结构特点和荷载情况,利用有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,给出了有限元仿真模型命令流;采用非线性静态增量有限元分析,得到了荷载-位移曲线,进而求得了该桥的极限承载力。模拟结果能为实际双塔单索面PC斜拉桥的塑性极限分析提供参考价值。     

客运专线钢管混凝土提篮拱桥稳定性研究

根据乌龙山至花都的一座钢管混凝土提篮拱桥的结构特点,利用有限元程序ANSYS,计算出了全桥在自重、自重＋二恒、自重＋二恒＋单侧列车活载以及自重＋二恒＋双侧列车活载四种工况整体稳定安全系数,为该桥的设计和施工提供了参考,并为该桥在运营过程中的健康检测和维护提供了基础性数据,同时对于改进同类拱桥的结构布置和结构设计具有参考价值。     

矮塔部分斜拉桥的斜拉索施工技术

山东惠青黄河大桥是一座双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥.主桥的孔跨布置为:(133+220+133)m,采用塔梁墩固接的结构形式,设计构思独特.以该桥为背景,对矮塔部分斜拉桥的斜拉索施工技术进行了介绍.     

不同大跨高铁连续梁悬臂施工变形研究

目的探明不同特大跨度高铁连续梁桥悬臂施工变形规律.方法以新建成都至贵阳客运专线(60+100+60) m、(68+120+68) m、(74+136+74) m特大跨度连续梁为背景,基于有限元数值模拟并以实测数据为依托,采用Midas/Civil软件,进行线形参数敏感性研究、恒活载作用主梁变形及预拱度分析、施工方法对大悬臂变形及成桥累计位移的影响,并与实测值对比分析.结果预应力效应及主梁自重是影响线形的主要因素,其次是混凝土弹模及收缩徐变;中跨活载挠跨比约为1/3 300～1/2 700,是边跨的3～3. 9倍,恒载下呈现边跨下挠、中跨上翘趋势;且合龙顺序、现浇段长度、墩梁临时固结拆除时间、临时荷载对结构变形影响大.结论先边后中合龙以及墩梁临时固结在全桥合龙后拆除可有效改善结构变形,降低线形控制风险.实测数据与理论结果吻合高,反映结构变形规律,挠度比可作为桥梁跨越能力的指标参数.     

三塔单索部分斜拉桥模型试验研究

以福州市浦上大桥三塔单索部分斜拉桥主桥为原型,设计制作1∶40缩尺有机玻璃模型,开展三塔单索部分斜拉桥全桥有机玻璃模型试验和有限元结构分析,研究全桥弹性阶段结构受力性能.重点测试模型主梁变形、纵横向应力、桥墩和桥塔截面应力和支承反力,并模拟斜拉索换索状态,测试换索时结构受力性能变化情况.研究结果表明:三塔单索部分斜拉桥具有独特的受力特性,由于斜拉索的弹性支承能够承担部分活载作用,使主梁截面高度减小,结构轻巧优美、整体受力合理;但在换索时主梁应力明显增大,且变形增加约20%.     

缆索承重桥的体系比选

从结构体系受力特点出发,将斜拉桥和悬索桥与其他各种双塔三跨缆索承重桥进行对比分析,并探讨在面对隧道竞争的情况下,不同跨径范围内结构体系的合理选择;比较了各种多塔缆索承重体系桥梁的力学与经济性能.分析表明,对于双塔三跨的缆索承重桥,主跨小于1100 m时,优先选择斜拉桥体系;超过1100 m时,悬索桥将面对其余缆索体系及隧道的竞争,可考虑锚碇和基础处水深及其他因素比较确定.     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性分析

阐述自锚式斜拉-悬索协作体系桥几何非线性特征,分析混凝土收缩徐变、主缆矢跨比和主梁拱度对协作体系的影响.应用线性理论、线性二阶理论和非线性理论对一座主跨800m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析,得到主梁、主塔在活载作用下不同矢跨比和主梁拱度下的弯矩和位移.分析表明:主跨800m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥可以采用较简单的线性二阶理论进行近似活载计算,其误差不超过6%;混凝土收缩徐变对结构受力影响较大;整体刚度优于悬索桥;主缆、主梁轴力和刚度随着矢跨比的增大而减小;主梁设置拱度可以提高体系整体刚度.     

基于MOPSO算法的双塔斜拉桥合理状态确定

为解决斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态确定问题,针对某双塔叠合梁斜拉桥,采用MOPSO优化算法对其施工阶段索力进行了优化,利用Python编程语言结合有限元软件编制了基于该算法的索力自动优化程序,选取塔、梁最小弯曲应变能及主塔成桥线形为优化目标,以结构施工过程及成桥后处于安全状态和斜拉索索力总体分布均匀作为约束条件。优化结果表明,该方法能够快速搜寻得到多个优化结果,可供决策者进一步比选得到最优解;优化后的结构受力状态和主塔成桥线形合理,索力分布较为均匀,避免了成桥后的二次调索工作;并确定了双塔斜拉桥的合理成桥状态与施工状态。     

全混凝土无背索斜拉桥的运营安全分析

为研究全混凝土无背索斜拉桥结构在超载运营时的安全状态,以某桥为背景,采用空间结构有限元数值分析方法,基于双重非线性理论对无背索斜拉桥进行极限承载力分析。在设计车道荷载作用下,通过迭代计算多倍活荷载分析了桥梁结构首次出现开裂、斜拉索应力超过安全限值直至结构形成机构而进入破坏阶段的全过程结构安全系数,并得到结构应力、变形、索力等主要力学参数的变化规律。研究表明,此桥在主跨区域满布荷载时,截面的最不利开裂荷载为2.22倍的活荷载;拉索应力满足规范要求时最不利为6.14倍的活荷载;结构破坏时的最不利荷载为12.10倍的活荷载,且车辆偏载时的安全系数均小于中载。因此,该桥在运营过程中,应重视长索的索力状态,并尽量避免主跨区域重载车辆偏载停滞。     

拱塔斜拉桥静风稳定性分析

随着斜拉桥跨径的日益增大,全桥结构也变得更柔,因此斜拉桥存在静风失稳的可能.该文采用增量与内外两重迭代相结合的方法,综合考虑静风荷载与结构非线性影响,对某拱塔斜拉桥进行了静风稳定性全过程分析.     

多损伤场景下大跨径斜拉桥易损性

为了研究大跨径双索面斜拉桥易损斜拉索部位,进一步优化结构健康监测传感器布置方案,基于大跨径斜拉桥结构特点及受力性能,以斜拉桥主梁屈曲安全系数和应力安全系数为评价指标,以大跨径全漂浮分肢柱式塔四索面分离式钢箱梁斜拉桥为依托,采用有限元分析软件,分别采用Beam4梁单元和Link10桁架单元模拟塔/梁构件和拉索构件,建立该斜拉桥的三维有限元空间模型;计算分析了拉索整体性能退化、单根断索、单对断索3类损伤场景下149个工况的主梁屈曲安全系数和应力安全系数。分别考虑结构损伤比例和所造成损伤程度,采用Pareto多目标评价方法,根据结构最小损伤比例作用所造成结构损伤程度最大的优化原则,分别研究了3类损伤场景下斜拉索的易损性,确定了易损斜拉索的部位。研究结果表明:成桥拉索索力随着索长的增加而逐渐增大,内侧索力基本大于外侧索力;拉索整体性能退化程度从无损伤到损伤增加至30%,主梁屈曲安全系数呈线性增大趋势,应力安全系数呈线性减小趋势,但二者变化幅度均较小;单根断索或者单对断索损伤场景下,易损拉索为中跨10~#、边跨6~#,较易损拉索为1~#～5~#、7~#～9~#等。该结果可为研究双塔双索面钢箱梁斜拉桥斜拉索的易损薄弱部位,布控长期监测传感器和提高结构安全性提供科学依据和参考。     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

三索面地锚式斜拉桥静力计算分析

目的研究三索面地锚式斜拉桥在成桥状态、均布车载及偏载、温度作用等情况下,对主梁应力、变形及拉索索力的影响.方法以沈阳市某三索面地锚式斜拉桥为工程背景,以有限元为基础,通过桥梁专用软件MIDAS/CIVIL建立有限元计算模型,对全桥整体进行静力计算分析.结果恒载状态下三索面地锚式斜拉桥的成桥索力变化比较均匀,距离桥塔由近至远呈现由小至大的分布规律;主梁上缘最大拉应力为17.05 MPa,最大压应力为30.04 MPa;下缘最大拉应力为13.29 MPa,最大压应力为20.71 MPa;主梁竖向最大位移为33.36 mm,塔顶水平位移为28.94 mm.结论三索面地锚式斜拉桥在恒载及活载等其他荷载作用下主梁应力变化平缓,且数值较小,最大应力发生在墩塔梁固结处;在非对称活载作用下地锚侧对称位置斜拉索索力差值很小,主塔横向设计时可不考虑此项差值的影响;温度作用时对三索面地锚式斜拉桥主梁应力及位移的影响较大.     

三塔斜拉桥体系刚度改进措施分析

三塔斜拉桥结构体系的柔性相对于独塔和两塔斜拉桥的要大,在一侧活载作用下主梁和主塔中将产生很大的位移和弯矩,对整体结构不利。为了改善三塔斜拉桥结构体系的刚度,常有以下措施:增大主要构件的刚度;设置塔间加劲索;设置边跨辅助墩;边跨、中跨配重等。该文结合某三塔斜拉桥方案,分析了辅助墩和边跨配重对主梁、索塔的静力行为影响。     

粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用

福建省南平市闽江大桥是单向纵坡为1.15%的双塔双索面斜拉桥。为了克服解除临时固结的水平力和运营阶段动载造成的水平推力,提高桥梁结构的抗震能力,在主梁与下横梁之间安装了粘滞阻尼器。结合工程实例,介绍粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用。