大跨度多塔斜拉桥数值分析

文章介绍了马鞍山长江公路大桥左汊主跨2×850 m的多塔斜拉桥方案;描述了提高总体刚度的多种措施;重点介绍了该结构主要构件的设计和结构计算,结果表明,各项受力性能良好.这对大跨径多塔斜拉桥的建设具有参考价值.     

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.     

交叉索布置方式对多塔斜拉桥力学性能的影响

为提高主跨设交叉索的多塔斜拉桥刚度,改善其受力性能,在现有的交叉索布置方式基础上,提出间隔布置、非对称布置两种新的交叉索布置方式。建立主跨设交叉索的三塔至五塔斜拉桥有限元模型,与现有布置方式对比,分析新的交叉索布置方式对活载作用下主梁挠度、中塔塔顶位移、结构竖向基频及中塔内力的影响。结果表明：在拉索用钢量相同的条件下,与原有的交叉索布置方式相比,交叉索间隔2根索布置时,三至五塔斜拉桥的中塔塔顶位移减小3.9%~8.9%,主跨跨中下挠减小0.03%~4.9%,竖向基频增大1.40%~4.3%,中塔塔底弯矩减小2.2%~6.6%;交叉索采用非对称布置时,中塔塔顶位移减小8.2%~9.2%,主跨跨中下挠减小0.01%~6.6%,竖向基频增大0.7%~2.7%,中塔塔底弯矩减小5.6%~7.7%。间隔布置、非对称布置可有效提高交叉索对中塔的约束效果,提高结构刚度、改善桥塔受力。采用非对称布置的结构刚度最大、桥塔受力最小。     

多塔斜拉桥力学特性及其关键力学参数研究

采用有限元分析理论,应用三维有限元分析软件ANSYS,建立3～6塔主跨跨径为1 400 m的多塔斜拉桥有限元分析模型,分析了典型工况下4种方案的内力和变形,研究了索塔数对多塔斜拉桥静力特性、动力特性和静力稳定性的影响特点,探讨了索塔数对多塔斜拉桥活载挠度、塔顶纵向位移等关键力学参数的影响规律.分析结果表明：索塔数由3塔增至6塔时,塔根弯矩最大增大47.1%,主梁弯矩最大增大39.9%,边塔塔顶位移增加15%,一阶弹性稳定系数最大下降8.3%,颤振稳定性指数最大增加4.3%;主梁边跨竖向挠度比中间跨大11%左右,且中间跨挠度相近;索塔数对索塔受力影响显著.     

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.     

随机车流作用下多塔斜拉桥总体荷载响应特性

结合车辆荷载研究技术,以三塔斜拉桥为例,分析了该结构在随机车流作用下的总体荷载响应特性,深入研究了实际汽车荷载响应与规范荷载模型计算值差别,探讨了车流随机特性参数对结构响应特性影响.结果表明:我国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)的汽车荷载模型对多塔斜拉桥估计过高,交通运营状态和日均交通量、重车混入率交通特性等参数对汽车荷载响应影响显著,对不平衡加载敏感不同的效应显示出对随机车流不同的响应特性.说明现有规范基于影响面确定加载范围的极端加载方式及荷载取值无法反映多塔斜拉桥的实际汽车荷载响应状况,建立反映实际状况的荷载模型可考虑引入多参数多级别的性能设计思想.     

部分斜拉桥体系参数对动力特性的影响分析

建立三跨双塔部分斜拉桥基准有限元动力分析模型,分别改变支承条件、主梁高跨比、边主跨比以及主塔高度与刚度等主要体系参数,研究其对部分斜拉桥结构动力特性的影响规律.计算结果表明,结构体系参数的变化对部分斜拉桥动力特性的影响较复杂,因此部分斜拉桥工程结构设计时应注意合理确定结构体系参数,以满足抗震设计的要求.     

基于变形协调原理的多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度

为深入探寻多塔斜拉桥刚度特征,将斜拉索对桥塔的约束比作弹簧刚度这一理念引入多塔斜拉体系.选取多塔斜拉桥的最典型形式——三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,并分析结构主要参数对桥塔纵向抗推刚度的影响.研究结果表明:对非边塔左跨施加均布荷载时,本文推导公式的非边塔塔顶偏位解与已有文献有限元解间的误差在6.82%以内,说明本文推导的非边塔纵向抗推刚度公式能够反映多塔斜拉桥桥塔的刚度特征,符合多塔斜拉桥概念设计的要求;非边塔纵向抗推刚度与桥塔自身刚度、主梁刚度、拉索与主梁夹角、拉索线刚度和桥塔拉索锚固间距等因素有关.     

固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.     

折线塔斜拉桥主塔力学特性的研究

以沈阳某折线塔斜拉桥为背景，从混凝土折线塔的受力特点出发，通过有限元数值法对混凝土折线塔主塔折角等关键部位的力学特性进行了分析研究.结果表明:主塔折角处存在严重的应力集中现象，但高应力区范围较小.折角处设置加劲板后，折角截面应力集中系数下降，加劲板消除了中跨侧塔壁平面外弯曲现象，同时折角部位加劲板内出现竖向拉应力.因此，设计时应适当加大加劲板腋角尺寸，并适当加强加劲板内的竖向主拉钢筋和表面防裂钢筋网.     

混凝土斜拉桥用悬臂法施工的徐变分析

混凝土斜拉桥是现代大跨径桥梁的先进桥型之一,由于具有采用悬臂法施工的突出优点,因而发展很快。但施工过程中的徐变计算是个十分复杂的问题,本文采用逐次数值计算法求解施工过程中混凝土徐变对结构变形和内力的影响,并考虑了混凝土收缩及桥上结构恒载的作用,借助于计算机得到较为精确的结果。     

大跨斜位桥横向地震反应及其分形特征

由于分形论深刻的理论意义和巨大的实用价值,分形论已被引入众多学科领域,为此将分形的思想张工程抗震领域,结合南京长江第二大桥南汊桥和杨浦大桥两个桥例,建立了有限元模型,考虑连跨主跨跨径比、梁墩刚度、支座单元等影响因素,分析结构横桥向地震反应及其分形特征,为概念设计阶段总体结构抗震性能的考虑提供参考。     

基于OpenGL的参数化斜拉桥三维可视化的研究

以VC++为平台,融合OpenGL图形技术,结合斜拉桥结构的特点,采用参数化方法对斜拉桥进行三维建模,实现了斜拉桥三维可视化.该方法具有建模速度快,参数分类清晰,系统操作方便、快捷的特点,为桥梁设计方案比选提供一种新的方法.     

大跨度斜拉桥拉索分段模拟对动力特性的影响

为反映斜拉桥拉索本身和桥梁的相互耦合的动力特性,将单根拉索用多根索单元分段精细模拟,考虑拉索本身振动对传统的单梁式斜拉桥的整体动力特性计算结果的影响,同时还提出一个考虑拉索分段但忽略拉索本身振动的分析模型,并对三种模型的分析结果进行了比较,最后用一个风洞试验的气弹模型对动力特性进行了校核.     

长沙市洪山桥竖琴式斜拉桥的设计

将于2002年底建成的长沙市洪山大桥,是一座跨度206m的无背索斜塔竖琴式斜拉桥,建成后跨度将位于同类桥世界第一,本文简要介绍了该桥的主要特点。     

用遗传算法确定斜拉桥的恒载初始索力

在设计预应力混凝土 (P .C .)斜拉桥时 ,确定成桥恒载初始索力值是一项重要而困难的任务 ,为此尝试用遗传算法来确定不同目标状态下的斜拉桥初始索力 .以往的方法往往都要假设一个斜拉桥成桥初始内力或位移状态 ,与以往方法不同的是 ,在使用遗传算法的时候却没有这样的要求 ,它只需要一个目标函数即可 ,剩下的任务就是求目标函数的极值解或者目标函数极值解所对应的各变量值     

基于影响矩阵及粒子群算法的斜拉桥自动调索

给出一种基于影响矩阵法和粒子群智能优化算法的调索计算方案,能够针对斜拉桥有限元分析或者施工监控索力计算问题实现自动化的索力调整,以替代冗余反复的计算工作.利用编制的程序,对某斜拉桥有限元模型的索力进行了自动调索,结果表明,该方案可以快速地获得合理的群索初始拉力,并使得相对误差控制在2％以内.该自动调索方法为斜拉桥建模分析和施工监控索力计算提供了一种新的高效解决思路.     

超大跨斜拉桥地震行波效应分析

对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.     

地震频谱特性对独塔斜拉桥纵向地震响应影响

以一座实际的独塔斜拉桥为背景,分别以速度脉冲波和实际地震波作为地震动输入,研究了不同频谱特性地震输入下独塔斜拉桥地震响应特点.结果表明,近断层地震动的长周期速度脉冲对独塔斜拉桥的地震响应影响显著,特别是当地震动峰值速度(VP)与地面运动峰值加速度(aP)比值较大时,速度脉冲波的周期与主梁第一阶竖弯振动周期接近,塔柱、梁体、拉索和支座等受力明显增加,并可能出现支座脱空和拉索松弛等现象.进一步研究了支座脱空和拉索松弛现象,结果表明,支座脱空和拉索松弛对主梁位移、拉索索力和支座竖向反力等响应的影响较大,不考虑支座脱空和拉索松弛可能会低估梁体位移和拉索的地震响应.