三塔自锚式悬索桥模型试验研究

介绍福州市螺洲大桥试验模型的设计、试验过程和试验研究结果.通过对实测结果与有限元计算结果的分析对比,研究三塔自锚式悬索桥这一新型结构形式的静力行为.结果表明,三塔自锚式悬索桥的结构变形和内力与外荷载基本呈线性关系,主梁挠度与主塔的水平位移之间存在密切关系,主塔刚度对多塔自锚式悬索桥的竖向刚度影响较大.     

自锚式混凝土悬索桥的动力分析

研究自锚式混凝土悬索桥的动力学性能 .以一新建自锚式混凝土悬索桥为背景 ,首先运用有限元分析获得其动力特性并与地锚式悬索桥进行比较 ,然后利用实桥环境振动试验验证有限元动力特性分析结果 ,最后由地震反应分析进一步考察自锚式悬索桥的振动特点 .结果表明 :自锚式悬索桥由于主缆直接锚固于主梁端 ,主塔纵向弯曲振动频率明显降低 ;因结构耗能方式也随之发生了变化 ,主塔和主梁在纵向地震输入下的各种反应均呈不同程度的增加 .     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.     

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．     

自锚式悬索桥主塔稳定分析

本文主要介绍自锚式悬索桥主塔稳定的特点及影响自锚式悬索桥主塔稳定的因素。     

刚性索自锚式悬索桥静力性能分析

以平顶山市自锚式悬索桥为对象,采用Midas/Civil有限元程序,建立了该刚性索自锚式悬索桥的整体有限元计算模型,主梁与主塔采用梁单元模拟,柔性悬索和吊杆采用桁架单元模拟,在柔性悬索和吊杆的结点间增加能表现其刚性特性的梁单元,以考虑刚性索的抗弯性能,并在此基础上进行了静力特性计算,计算结果表明:恒载加活载作用下,主梁最大变形约3.5cm,悬索和吊杆的拉力接近设计值,较恒载作用下增加不大,说明这种自锚式悬索桥承受的荷载主要来自结构的自重,车辆活载对其影响较小。     

江心洲大桥运营监测技术流程与研究

为掌握运营阶段桥梁工作状况,对江心洲自锚式悬索桥运营监测过程中全桥各部件的测试技术及流程进行了系统说明,并对吊索力、主缆内力、全桥动力特性、主缆主梁线形及索塔偏位等的测量结果进行分析.结果表明:各项测试值均与设计值较为吻合,桥梁结构处于正常工作状态;吊索面内振动受桥面车辆荷载影响较大,根据拉索面外振动可以更好地确定拉索基频,从而准确测出拉索内力;无线传感器应用于运营阶段全桥动力特性测试具有方便快捷、准确性高等优点.     

计入主塔刚度的双塔自锚式悬索桥竖向弯曲频率估算公式

为方便计算自锚式悬索桥的竖向自振频率,以双塔自锚式悬索桥为研究对象,在考虑主塔刚度的影响下,应用Rayleigh法,推导了一阶对称和反对称竖弯振动频率公式,提出了主塔刚度影响系数的表达式,并对公式的可行性和适用范围进行了算例验证和讨论.研究结果表明:主塔刚度对双塔自锚式悬索桥的一阶正对称竖弯频率影响较大,对该频率进行计算时,应计入主塔刚度的影响;主塔对竖弯基频的影响程度可通过主塔刚度影响系数计算得到;由该法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式可用于双塔自锚式悬索桥竖弯基频的计算.     

大跨径三塔缆索承重桥梁力学参数敏感度分析

建立了主跨为1 400m的三塔悬索桥、三塔斜拉桥和三塔斜拉-悬吊协作体系3种桥型的有限元分析模型.考虑几何非线性效应,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,分析了主梁的最大挠度、索塔塔顶最大位移及主缆抗滑移系数对主梁刚度、索塔刚度、塔梁约束刚度、矢跨比、中央扣等参数的敏感程度,并进一步确定了主梁刚度和索塔刚度合理取值范围.结果表明:主梁刚度对悬索桥影响较小;主塔刚度是3种桥型的核心参数;塔梁约束可改善3种桥型的力学性能;减小矢跨比或设置中央扣可提高结构刚度,但会降低主缆抗滑性能.     

自锚式悬索桥的减震控制试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置粘滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,本文以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置粘滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明：在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的粘滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明粘滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

自锚式悬索桥减震控制的试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置黏滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置黏滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明:在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的黏滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明黏滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

部分地锚式悬索桥的基本结构性能

为了拓展自锚式悬索桥的适用范围,在传统地锚式和自锚式悬索桥的基础上,提出了一种新型的部分地锚式悬索桥,并对该结构体系的基本性能进行了研究。主要研究内容包括基于挠度理论的结构分析、静力性能和自振特性、锚碇设计方法等。研究结果表明,部分地锚式悬索桥结构的静力性能介于地锚式悬索桥和自锚式悬索桥之间,其重力刚度由成桥状态时的锚索拉力提供;活载作用下主缆的内力增量在锚索和主梁中按照刚度分配,体现了“部分地锚”的特点;该体系可以通过主动张拉锚索来调整结构受力状态,并且通过发挥被动土压力的有利作用可以减小重力式锚碇的体量。部分地锚式悬索桥特别适用于建设条件受限的特殊桥位,可张拉调整的锚索为设计和施工提供了新的方案,并具有一定的优势。     

自锚式悬索桥地震响应及减震控制分析

以长沙三汊矶湘江大桥为研究对象,对自锚式悬索桥的动力特性、地震响应及粘滞阻尼器的减震效果进行分析.基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达117.492 MN·m,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大90%,横向弯矩减小60%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小10%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小83%,塔底纵向弯矩减小62%,达到良好的减震效果.     

考虑主塔刚度影响的三塔自锚式悬索桥竖弯频率计算公式

为方便计算多塔自锚式悬索桥的竖向自振频率,基于最简单的多塔自锚式悬索桥形式——三塔自锚式悬索桥,考虑主塔刚度对振动频率的影响,应用Rayleigh法,推导了1阶反对称和正对称竖弯振动频率计算公式,并提出主塔刚度影响系数的表达式。公式的精确性采用缩尺模型的模态测试结果和实际桥梁的数值分析结果进行验证。研究结果表明:主塔刚度对于三塔自锚式悬索桥的竖弯刚度影响较大,进行频率计算时不可忽略;影响程度可以通过给出的主塔刚度影响系数计算公式进行计算;公式计算结果与模态识别结果和数值分析结果的误差率均在3%以内,表明给出的公式具有较高的计算精度。     

自锚式悬索桥静力行为影响因素分析

分析了自锚式悬索桥等代梁的特点,对某座具体桥梁进行了有限元参数分析,并用等代梁解释分析结果,确定不同影响因素对于自锚式悬索桥静力行为的影响程度.研究结果表明,为了改善自锚式悬索桥的静力行为,可以增加主跨主缆垂跨比、主梁拱度、主缆材料的弹性模量、主梁材料的弹性模量、主梁截面惯性矩、吊索材料的弹性模量、吊索的截面面积,减小吊索的长度.     

地锚式独塔单跨空间双缆面悬索桥结构体系分析

为了得到某地锚式独塔单跨空间双缆面悬索桥合理的结构参数,采用有限元软件计算的方法,研究了该地锚式悬索桥在恒载、活载、温度荷载作用下分别采用1/14、1/15、1/16的垂跨比、45o、60o、75o的边跨主缆锚固方式、π型钢梁和钢桁梁两种加劲梁形式对主缆、吊杆受力及主梁的内力、挠度的变化影响。结果表明：随着垂跨比的增大,主缆、边吊杆受力及主梁的内力和挠度、塔底弯矩逐渐减小;随着锚固角度的增大,主缆背索力、主梁弯矩及挠度、塔底弯矩随之减小,主跨主缆力影响较小。适当增加垂跨比及边跨主缆锚固角度,可改善结构的受力与变形。采用钢桁梁截面形式,主缆力及吊杆力较π型钢梁的大,主梁挠度较π型钢梁的小。相关研究结论将会为该类桥梁的设计结构参数的拟定提供参考。     

南京小龙湾大桥动力特性分析

以南京小龙湾大桥为研究对象,基于自锚式悬索桥合理成桥状态空间有限元模型,研究结构参数变化对其动力特性的影响,并与相同结构参数的地锚式悬索桥模型进行对比.结果表明:自锚式悬索桥由于塔顶位移约束程度较弱以及主梁承受主缆传来的水平分力,减小了结构体系的刚度,因而比相同结构参数的地锚式悬索桥的振动频率小;恒载、加劲梁竖向刚度和主缆刚度的变化对结构的低阶频率影响较大.研究结果可为类似结构动力特性分析提供参考.     

塔-梁纵向连接方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响规律

以福州市某在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的抗震性能.计算结果表明:相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小.因此,从多塔自锚式悬索桥的抗震安全性角度考虑,建议采用塔-梁纵向约束体系.     

三塔自锚式悬索桥主索鞍约束体系研究

以三塔自锚式悬索桥一福州市螺洲大桥为工程背景,采用有限元法分析不同的主索鞍约束体系对结构受力与变形的影响.主要从主梁与主塔的变形和内力、主缆水平不平衡力及抗滑安全等方面研究其变化规律.结果表明,主索鞍固结方式能有效减小主梁的挠度与弯矩,主索鞍有限位移方式能有效减小主塔水平位移及塔顶两侧主缆的不平衡力,提高主缆的抗滑安全...     

福州市鼓山大桥主塔结构分析与设计研究

福州市鼓山大桥主桥为独塔自锚式悬索桥。主塔顺桥向为单柱式,横桥向为传统的门式桥塔,塔柱向上逐渐缩小。本文基于笔者参与该工程设计的经验,研究探讨了主塔结构分析与设计。