我国首座双层斜拉-悬索协作体系桥梁主体完工

8月27日,随着大桥两侧节段钢梁焊接完成,主跨近千米的G3铜陵长江公铁大桥主桥顺利合龙,标志着由铜陵市综合交通投资集团有限公司投资建设、中铁大桥勘测设计院集团有限公司设计、中铁大桥局集团有限公司施工的我国首座双层斜拉-悬索协作体系大桥主体完工。

斜拉-悬索协作体系桥梁发展历程及桥型分类

为进一步明晰斜拉-悬索协作体系桥梁的受力机理,明确斜拉-悬索协作体系桥梁的分类,结合斜拉-悬索协作体系桥梁的发展历程,梳理并总结了斜拉-悬索协作体系的组合方案和各自的结构形式。收集和统计了40余座斜拉-悬索协作体系桥梁的实桥及设计方案,分别从协作体系的优势,存在问题和适用场景3个角度,分析和总结了斜拉-悬索协作体系桥梁的特点。以不同子体系之间的刚度贡献比例为依据,提出了一种斜拉-悬索组合体系桥梁的分类规则,将斜拉-悬索协作体系桥梁分为悬索-斜拉分载体系(强缆弱索体系)、斜拉-悬索分载体系(强索弱缆体系)和斜拉-悬索共载体系(缆索协作体系)3种类型,并对拱-梁体系、索-梁-塔体系和索-拱体系分别进行了类比推广。

大跨地锚式斜拉-悬索协作体系桥梁上部结构总体施工方案研究

斜拉-悬索协作体系桥梁整体刚度大,在大跨公铁两用桥中极具竞争力。该文依托在建的博斯普鲁斯海峡三桥,从不同施工工序、不同合龙口位置、结构受力特性、工期和施工措施等方面对地锚式协作体系桥梁3种总体施工方案进行对比。结果表明:跨中合龙方案、重叠区拉吊索同步施工合龙方案和重叠区拉吊索异步施工合龙方案均可行,其中重叠区拉吊索异步施工合龙方案具有结构受力合理、工期较短、合龙便利等优点,推荐采用。

一座大跨径斜拉-悬索协作体系桥梁的结构特色与关键技术

博斯普鲁斯海峡三桥为世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉-悬索协作体系桥梁。该桥主跨1408 m,桥面宽58.5 m,主缆垂跨比为1/6.5。在横桥向双索面斜拉索与双主缆的吊杆位于不同平面,在纵立面其交叉过渡段的长度为250 m。桥塔采用沉井基础,A字形钢筋混凝土塔身。边跨由预应力混凝土箱梁、地锚梁和锚碇三部分组成,中跨为流线形钢箱梁,通过外置大行程阻尼器提高斜拉索阻尼,支座采用改进的摩擦摆减隔震支座。在主梁施工方案上,先完成斜拉部分的悬臂,再向跨中逐节悬吊主梁,通过在最外2根斜拉索处设置2根临时吊杆,来调节后续施工中梁段与吊杆的内力状态。专题研究包括抗风性能、斜拉索力学性能和阻尼器长效性试验等。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计研究

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁具备优秀的结构性能及经济效益,逐渐受到人们的关注。本文简单介绍了自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的结构设计要点,就起现阶段设计水平,进行设计优化方案探讨,针对吊杆内力、桥梁主塔、动力特性、颤振特性几个方面进行详细分析,旨在提高我国桥梁工程设计质量,为相关人员提供参考资料。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计

以某跨河自锚式斜拉-悬索桥为依托,在进行主梁位移及内力、应力,端吊索疲劳及动力特性等结构计算的基础上,分析土收缩徐变、主梁拱度及矢跨比等影响成桥受力状态的因素,可为自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计提供参考。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁优化设计

在自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计过程中,需要考虑的因素较多。为提升设计方案的合理性,以某桥梁工程为例,针对自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁结构的动力特性、成桥状态及受力进行分析,以期为大跨径斜拉桥设计提供参考。

自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁主缆锚固区空间受力分析

主缆锚固区作为自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁的关键结构,承担着将巨大的主缆轴力均匀传递到加劲梁全截面的重要作用。为研究主缆锚固区的受力状况和主缆力的传递规律,以60 m航空限高条件下主跨420 m自锚式悬索斜拉协作体系桥梁方案为背景,建立板壳-实体有限元模型,对大跨度自锚式协作体系桥主缆锚固区各板件进行空间受力分析,得出锚固区主要板件受力的应力水平和分布情况,以及锚体中混凝土对锚固区板件应力的影响作用,对主缆锚固区结构设计的合理性和安全性进行了验证。

风-浪联合作用下斜拉-悬索协作体系桥车-桥耦合振动仿真研究

为保证海洋环境下斜拉-悬索协作体系桥列车运行的安全性和舒适度,对该类桥梁进行风-浪联合作用下的车-桥耦合振动仿真研究。以某公铁两用斜拉-悬索协作体系桥为背景,采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立列车动力学模型,利用重叠网格技术,模拟车-桥耦合系统在不同风速和车速下的气动荷载,采用FLOW-3D软件计算桥梁下部复合基础的规则波浪荷载,建立风-浪联合作用下的车-桥耦合振动模型,分析波高、风速和车速对车-桥耦合系统动力响应的影响规律。结果表明:在风-浪-车-桥耦合系统中,列车各动力学指标均随波高增大而增大,桥梁跨中横向位移随波高增大而显著增大,而跨中竖向位移几乎不受影响;列车各动力学指标均随风速提高而显著增大,桥梁跨中竖向位移随风速提高而减小;列车各动力学指标均随车速增大而增大,桥梁跨中横向位移和横向加速度不随车速改变而显著变化,桥梁竖向位移和竖向加速度随车速提高而显著增大。

大跨度公铁两用斜拉-悬索协作体系桥断索动力响应

研究大跨度公铁两用斜拉-悬索协作体系桥在极端作用下发生断索时桥梁结构及桥上列车的动力响应,以G3铜陵长江公铁大桥为研究对象,建立全桥有限元模型;研究各个位置斜拉索、吊索断裂后桥梁结构的动力响应;研究在列车-桥梁耦合振动作用下,各断索组合工况中桥梁及列车的动力响应.结果表明:斜拉-悬索协作体系桥具有较高的结构刚度及安全冗余;在单根斜拉索、吊索断索后,可保持列车通行;在吊索区域单侧发生4根以上断索,可导致连续断索破坏;在斜拉索-吊索交替及斜拉索区域,单侧断索达到8根也不会发生连续断索破坏;断索动力放大系数取2.0合理,但仅对断索位置附近剩余吊索和斜拉索具有工程应用价值;当断索发生时,若列车经过,列车竖向加速度会发生突变,但仍在安全范围内;剩余斜拉索与吊索动应力增加主要来自于主梁作用,列车作用占比不超过13%.

独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系研究

为研究独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系,以主跨2×350 m的济南绕城高速二环线北环段工程黄河特大桥主桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥空间有限元模型,对比不同纵向、竖向约束体系方案下结构的荷载响应、自振特性,分析不同塔梁约束体系对独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥静、动力性能的影响。结果表明:塔梁处竖向双排支座有效约束了塔梁之间的相对转动自由度,使塔梁协调受力,相较于传统的全飘浮体系和竖向单排支座体系,竖向双排支座体系提供了更大的整体结构刚度;设置纵向约束能显著增强独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥结构纵向刚度,建议在纵向上设置固定约束;相较于传统塔梁墩固结体系,竖向双排支座体系对主梁提供了更强的转动约束,且塔梁间约束在构造上处理简单。该桥桥塔处设置竖向双排支座并设置纵向固定限位装置。

斜拉-悬索协作体系桥的施工与设计优化方案研究

简要描述了斜拉-悬索协作体系桥的设计要领,并根据目前的设计水准进行了较优设计方案的讨论,对吊筋内力、桥梁主塔、桥梁动力特性以及颤振等问题进行了较为详尽的分析。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁设计研究

为满足桥梁性能要求,本文介绍了自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的设计方案,描述了本次桥梁结构的主缆设计、吊索设计以及斜拉索设计等内容,并利用大型有限元软件MIDAS/CIVIL展开有限元分析,在构建基于桥梁单元的全桥空间有限元模型后,对桥梁的抗震性能以及边主跨优化路径展开详细评估。根据最终的模型测试结果可知,本次提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计方案科学合理,其各项力学性能满意,值得做进一步推广。

某斜拉-悬索协作体系桥三柱塔空间作用受力分析

为研究斜拉-悬索协作体系桥的三柱塔结构空间作用受力性能,以一座主跨1,680m的斜拉-悬索协作体系桥方案为背景,采用ALGOR建立桥塔空间有限元模型,对其进行局部应力分析,得到各种工况作用下的关键结构的局部应力分布情况。分析结构应力水平,对结构安全进行评价,为优化设计提供了依据。

柱式塔同向回转斜拉-悬索体系桥梁设计关键技术

安徽某跨江通道方案设计中,提出主桥采用主跨1620 m的斜拉-悬索协作体系桥梁。为解决该体系刚度低、主梁压力间断、边吊杆应力幅大等传统疑问,以及因不能设置辅助墩而引起的边跨刚度小、尾索应力幅高的特殊问题,设计采用单柱式桥塔、空间化悬索构建整体结构,并对结构的合理性、可行性进行理论和计算验证。设计针对体系形成的主要过程,提出边孔悬吊辅助跨构造,采用四索面斜拉索和空间双悬索四索面吊索。借助四索面拉吊融合方式在横向转换的便利、同向回转拉索对不对称布索的支持,使调整在更大空间内进行,实现两种体系更加平顺的融合。采用斜置阻尼约束系统使结构纵、横向动力性能满足规范要求。

公铁两用斜拉-悬索协作体系桥结构参数研究

为探究结构参数对公铁两用斜拉-悬索协作体系桥受力性能的影响,确定结构参数的合理取值,以甬舟铁路西堠门公铁两用大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥杆系有限元模型,计算分析辅助墩、吊跨比、矢跨比及交叉索数量等参数变化对结构竖向刚度、端吊杆活载轴力幅、桥塔弯矩等的影响,提出各结构参数的合理取值建议。结果表明:在边跨设置辅助墩能提高结构的竖向刚度、降低桥塔顺桥向弯矩和端吊杆活载轴力幅;吊跨比越大,结构的竖向刚度越小;矢跨比越大,结构的竖向刚度越大;增加交叉索对数可以降低端吊杆的活载轴力幅,但交叉索数量增至一定数量,端吊杆活载轴力幅值降低趋势趋于稳定;推荐大桥采用边跨设置2个辅助墩、跨中纯悬吊段吊跨比0.3、主缆中跨矢跨比1/6.5、交叉索9对的结构布置。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方法提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法。运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行计算。计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁合理的成桥状态,并且计算得到的不变形预张力结果可以作为下一步的施工阶段分析计算的基础。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥模型试验研究

鉴于自锚式斜拉-悬索协作体系桥结构新颖,目前世界上尚无先例,为了检验其设计及计算理论的正确性,探索自锚式斜拉-悬索协作体系桥的整体结构特性,以大连湾跨海大桥推荐方案为原型,制作1/100的试验模型,进行全桥静力和动力模型试验分析,试验结果与理论结果基本吻合.试验验证了理论计算的正确性,表明用现有的有限位移理论分析是安全可靠的.为实际工程的设计与力学性能研究提供依据.

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力.方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法.结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺.除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14 716 kN.m.主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零.结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析.

斜拉-悬索协作体系桥的温度效应分析

对自锚式和地锚式2种斜拉-悬索协作体系桥进行了成桥后的温度效应分析,分别考虑了体系温差、索梁塔温差、索塔日照、索梁日照4方面的影响,并对比了2种体系的结果.结果显示温度效应对2种体系内力和位移的影响都比较大,不同种类的温度效应对2种体系的影响程度也不相同,并对其原因进行了分析.