中承式桁架拱桥节段模型风洞试验研究

通过重庆朝天门长江大桥的节段模型静力试验和动力试验,获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性,识别了主梁的8个颤振导数,并对试验获得的结果进行了详细分析;对该桥的主梁和主拱结构的抗风性能进行了评价。     

上承式V拱桥体系转换及成桥力学性能分析

针对拱桥随着跨径增大而刚度下降,且在移动荷载作用下变形明显的问题,提出上承式V拱桥,在传统上承式拱桥的主梁和拱肋之间加入V形杆件,形成以主拱为下弦杆,V形杆件为腹杆,主梁为上弦杆的桁式结构,以提高结构的整体刚度和减小结构在移动荷载下的变形.以300 m跨径上承式拱桥为例,采用有限元软件研究结构进行体系转换的合理时机及成桥力学性能.结果表明:按顺序施工完拱肋、立柱及主梁后,加入V形杆件完成体系转换再进行二期恒载的施工方案较为合理,且该施工方案的施工阶段的应力及稳定性满足要求;300 m跨径上承式拱桥的强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,且较传统拱桥具有更好的力学性能.     

1 000m级中承式拱桥试设计研究

针对拱桥随着跨径增大稳定性下降、且在移动荷载作用下容易发生剪切、弯曲变形等问题,提出了解决方案。在主梁和拱肋之间加入刚性杆件形成三角网,使三角网与拱肋、主梁形成连续的系列三角形。利用三角形稳定性,提高了主梁和拱肋的线刚度,从而提高结构的整体刚度。桥梁在移动荷载下,三角形必然受非节点荷载作用,降低了稳定性,设置吊杆、立柱以增加弹性约束,减少节点间的弯剪变形。此外,采用整体式节点,简化其构造,并采用预制拼装方法,施工方便快捷。给出了该方案的具体结构形式,阐述了力学原理,并对跨径1 008m中承式拱桥进行试设计。有限元结果表明：该方案拱桥强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,较传统拱桥具有更好的力学性能及经济性。     

提高拱梁固结拱桥刚度的有效方法

拱梁固结拱桥通过主梁作为刚性系杆来平衡拱的推力,但也带来结构刚度下降的不利影响,这使该类拱桥在高速铁路上的应用受到了一定的限制,为了解决这个问题,提出一种新的拱桥加以解决.其做法是,首先在每条拱肋和主梁之间增加10根刚性斜杆与拱肋及主梁节段形成11个三角形结构,尽可能通过三角形角点对拱肋均匀约束,提高拱肋的线刚度;其次,保证有三角形角点落在原结构拱肋位移包络图的最大位移处及主梁跨中位置处,使主梁或拱肋的薄弱点得到加强,线刚度亦得到提高.研究表明,新型拱桥在材料增加很少甚至相同的条件下,其整体刚度均能大幅度提高.还对疲劳和温度响应作了深入的研究,通过有限元分析表明,该结构对疲劳和温度也有很好的适应性.新型拱桥良好的刚度特性对高速铁路桥特别适用.     

中承式钢管混凝土组合拱桥力学性能试验研究

本文中钢管混凝土组合拱桥是一座专用观光桥,设计新颖,采用了新型钢管混凝土组合拱,充分考虑了桥梁的美观性,其中主梁和主拱圈之间设有吊杆,但未设置立柱,这种奇异结构的力学性能值得研究。为了解该桥的实际工作状态,评估在设计使用荷载下的力学性能,对该桥进行了静力测试和动力特性测试,试验结果表明:该桥在实际工作中受力性能良好,具有一定安全储备,试验成果为同类桥梁的设计积累了科学资料。     

异形拱桥结构设计及空间受力分析

为研究异型拱桥宽箱梁结构的静力空间效应和动力特性,以南京市中兴路北延跨秦淮新河下承式系杆拱桥为研究对象,基于MIDAS/Civil软件建立该桥上部结构空间梁格模型,分析短暂状态和持久状态结构主梁典型截面的应力分布.采用子空间迭代法探讨成桥状态结构模态.结果表明:短暂状态横隔梁的拉应力较大,持久状况下主桥混凝土梁段压应力较大.主梁截面应力在全过程均为全截面受压,且应力分布凸显了结构的空间效应,初等梁理论不再适用.主桥上部拱肋与主梁相比刚度较小,主梁竖弯初见于第46阶模态.     

大跨度四塔悬索桥动力特性参数敏感性分析

为了深入研究大跨度多塔悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度四塔悬索桥的三维有限元模型,采用Block Lanczos法进行模态分析,以获得该桥的自振频率和振型,并分析了主缆矢跨比、恒载集度、主梁刚度以及中塔刚度等结构关键参数对其动力特性的影响.结果表明:该桥基频为0.071 71 Hz,对应振型为主梁一阶正对称侧弯;增大矢跨比有利于提高大桥颤振性能;随着恒载集度的增加,结构各阶自振频率均有不同程度的下降;增大主梁横向和扭转刚度可分别提高主梁侧弯和扭转频率,而增大主梁竖弯刚度对主梁竖弯频率影响较小;主梁一阶竖弯频率随着中塔纵向刚度的增大而显著提高.研究结果可为大跨度多塔悬索桥的结构设计与动力分析提供参考.     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400m跨度,宽27．5m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋）,运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现,六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式．     

梁格法在连续梁拱组合结构分析中的应用研究

为了探讨并验证梁格法的特点及梁格刚度的取舍,文中以一座铁路单箱三室宽箱连续梁拱桥的结构分析为例,基于剪力—柔性梁格理论,采用Midas软件进行有限元建模计算。由于本计算主要关注拱脚段的应力分布及系梁在拱脚结合段的传力特征,为了减小计算规模,本计算不考虑分阶段施工以及混凝土收缩徐变等非线性因素对结构的影响,仅作线性静力计算,计算模型仅考虑主梁及拱脚部分。对该连续梁拱桥在施工及运营阶段梁体应力进行验算,将其与规范限值进行对比,均在规定范围之内,验证了梁格法在连续梁拱组合结构分析中的实用性。     

东莞水道特大桥主拱吊装阶段的动力特性

钢管混凝土拱桥在成桥状态下刚度较大,但是在施工阶段,尤其是采用缆索分段吊装施工时,刚度较小,而且随施工阶段不断变化。本文采用有限元方法,建立了三维模型,对处于台风区的东莞水道特大桥在主拱吊装阶段的动力特性进行了计算分析,为该桥的顺利建成提供了科学数据。本文所采用的建模分析方法及结果也可供同类桥型参考。     

城市立交桥匝道曲线梁静动载试验

兰州市小西湖立交桥匝道曲线梁纵向坡度大,曲线半径小,在设计和施工中应用了许多新技术、新材料、新工艺。该桥静、动载试验是为了验证理论分析与设计方法的可靠性,检验施工质量,判断小半径曲线梁的整体受力性能和承载能力是否达到设计和规范的要求,掌握曲线梁桥在多种形式车辆荷载下的动力特性。介绍了该桥匝道小半径曲线梁的理论分析和静、动载试验的方法和结果,并将试验结果与理论分析结果进行比较。结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足要求。     

薄壁钢箱梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算

大跨度桥梁动力特性分析中主梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算是个难点,本文介绍了利用ANSYS有限元软件计算扁平钢箱梁截面的扭转常数和翘曲常数的详细步骤,并给出了动力特性分析中计入翘曲扭转刚度的方法.通过实际算例验证了本文介绍的大跨度桥梁主梁扭转刚度计算方法的可行性,并指明了具体实施中的一些细节和技巧.     

珠海大桥静动载试验及成果分析

珠海大桥主航道采用最大跨度为125m预应力混凝土连续刚构，全桥长3125m，宽31m，属特大型公路桥。为了检测桥架结构的静力和动力性能，对连续刚构和连续梁的应变和挠度进行了重点测试。动力试验包括行车试验，制动试验和跳车试验．结果表明桥梁的静力和动力性能符合设计要求，实测连续梁和连续刚构的冲击系数大于1．0，实测中小跨度简支架自振频率大于3．5Hz图2，表5，参3．     

自锚式悬索桥的主缆线形计算方法研究

介绍了基于分段悬链线法和抛物线法的自锚式悬索桥主缆线形计算的原理和步骤,合理考虑弯矩对加劲梁轴向刚度的影响,并创造性提出了采用非线性规划方法进行迭代计算,计算结果与传统的影响矩阵法吻合一致。典型跨度自锚式悬索桥主缆线形的计算结果表明,抛物线法对成桥恒载状态的计算误差很小,一般可满足工程设计和施工的精度要求,但空缆吊点坐标和索鞍预偏量的结果误差很大。针对不同矢跨比、跨度、边中跨比和主缆应力安全系数的自锚式悬索桥,采用抛物线法进行了主缆线形的误差分析,得出了一些有益的规律和结论。     

Research on dynamic characteristics model test scheme for middle pylon of multi pylon multi span suspension bridges

Multi-pylon multi-span suspension bridge is a new type super flexible structure system, and the rigidity design of middle pylon is one of the main difficult technical issues. Due to the requirements of longitudinal rigidity, the structural form and the corresponding foundation type of middle pylon are different from those of the ordinary steel pylon, and the complicated dynamic characteristics make the calculation quite difficult. In this article, exploration has been made in selection of similarity ratio, selection of model materials, section simulation, restriction conditions simulation, fixing of mass blocks, fabrication scheme and testing method by taking into account different construction and working conditions such as restriction conditions and working environment of a 3-pylon suspension bridge, to conduct the test experimental design of the dynamic behavior of the middle pylon, with the purpose to reveal its dynamic characteristics and make comparison and analysis with theoretical assumptions, to provide basis for anti-wind and anti-seismic design and as a reference for the design and research of 3-pylon 2-span suspension bridges in the future.     

天兴洲三主桁斜拉桥不同主梁纵向约束方式结构特性分析

结合拟建的天兴洲三主桁公铁两用结合梁斜拉桥,建立了大跨度公铁两用斜拉桥空间计算模型,并对其在恒载、活载、温度作用下静力性能进行了研究.重点探讨了不同主梁纵向约束方式对大跨度公铁两用斜拉桥静力性能的影响以及主梁合理纵向约束刚度.计算结果表明:对主梁设置合理纵向约束刚度,能使结构的受力性能得到改善.图2,表17,参5.     

大跨度拱桥的等效风荷载

基于一些大跨度拱桥的工程实例,采用分段评估方法研究了典型拱肋的静力风荷载,采用惯性荷载法分析了抖振和涡振的等效静力风荷载,并对拱肋和主梁分别进行了总风荷载的综合评估.结果表明:分段评估方法用于计算拱肋的静力风荷载是合理实用的;提出的雷诺数效应修正公式有助于预测包含圆截面构件拱肋的原型拱桥的静力风荷载;采取不同的等效风荷载组合形式分析和评估了大跨度拱桥不同构件的风荷载效应.     

大跨度中承式拱桥静风稳定性分析

在大跨度中承式拱桥中,主拱为受压构件,静风荷载不仅会引起结构的动力特性改变,还将导致结构强度破坏和失稳。尤其当桥梁跨度较大、横撑又较少时,其静风稳定规律与斜拉桥、悬索桥等桥梁有较大的区别。文中以重庆菜园坝长江大桥为例,通过节段模型试验,获取了静风荷载在重庆菜园坝长江大桥上作用的全过程位移响应,分析了静风作用下结构的屈服失稳机制。分析表明,静风的初始攻角、材料的强度、静力三分力系数等因素对大跨度中承式拱桥的静风稳定性均有较大的影响。     

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.     

Aerodynamic problems of cable stayed bridges spanning over one thousand meters

The elongating of cable-stayed bridge brings a series of aerodynamic problems. First of all,geometric nonlinear effect of extreme long cable is much more significant for cable-stayed bridge spanning over one thousand meters. Lateral static wind load will generate additional displacement of long cables,which causes the decrease of supporting rigidity of the whole bridge and the change of dynamic properties. Wind load,being the controlling load in the design of cable-stayed bridge,is a critical problem and needs to be solved. Meanwhile,research on suitable system between pylon and deck indicates fixed-fixed connection system is an effective way for improvement performance of cable-stayed bridges under longitudinal wind load. In order to obtain aerodynamic parameters of cable-stayed bridge spanning over one thousand meters,identification method for flutter derivatives of full bridge aero-elastic model is developed in this paper. Furthermore,vortex induced vibration and Reynolds number effect are detailed discussed.