超大跨斜拉桥横桥向恒载非对称力学行为

为研究横桥向非对称恒载对大跨度斜拉桥受力行为的影响,以常泰长江大桥为工程背景,对横桥向非对称恒载桥梁结构的力学行为进行分析,并提出了合理的控制措施以实现理想的成桥状态.提出了一种索力快速优化的方法,采用上下游索力不对称和降低铁路二期恒载的措施解决横桥向不对称恒载引起的主梁扭转、主塔偏位问题,实现了合理的成桥状态.结果表明:通过上下游索力不对称可以有效地控制主梁扭转,斜拉索顺桥向不平衡分力和横桥向不平衡分力产生的横桥向弯曲变形大小基本一致,方向相反,有利于降低主梁横桥向弯曲变形;通过减小横桥向不对称恒载的差值可以有效地控制主塔横桥向偏位.

超大跨度斜拉桥横桥向恒载不对称结构合理施工状态研究

为研究横桥向恒载不对称结构力学行为,以常泰过江通道主航道桥为工程背景,采用MIDAS软件建立空间杆系全桥有限元模型。采用施加不对称索力的方法来控制主梁扭转变形,并通过影响矩阵法优化成桥索力,实现“塔直梁平”的理想成桥目标状态。运用无应力状态法,详细模拟桥梁悬臂施工过程,对斜拉桥结构的分阶段形成作正装非线性计算,确定斜拉桥合理施工状态。分析结果表明:通过调整横桥向的不对称索力可以得到大桥的理想成桥线形,采用两次张拉的施工方案中桥梁结构未发生明显的扭转和空间变形,合龙状态良好;考虑安装过程得到的成桥线形和索力与理想成桥目标状态一致。

基于平面梁单元的几何非线性线形控制方程建立与应用

为研究几何非线性条件下分阶段成形结构平衡状态与无应力状态量的关系,定义了梁单元无应力构形及无应力状态量的概念。构建2个结构系统状态和3个单元状态,基于单元无应力状态,考虑结构几何非线性效应,利用最小势能原理建立基于平面梁单元分阶段成形结构线形控制方程,该方程从理论上证明了无应力状态法原理三(分阶段成形结构通过主动控制构件单元的无应力状态量,可以实现相互独立的结构内力和结构线形)在几何非线性结构中的适用性。当计算状态取平衡状态时,线形控制方程为几何线性方程,提出了单元无应力状态量的间接法求解。通过某三跨连续箱梁结构算例验证了间接法的可靠性,同时进一步验证了无应力状态法原理三在几何非线性结构中成立。

异形拱桥拱圈交点处局部应力分析

为了研究异形拱桥拱圈交点处局部应力特征,利用ANSYS有限元分析软件建立拱圈交点处的模型并对其受力行为进行分析,按照实际情况施加边界荷载,探讨了在基本组合最大值与基本组合最小值两类工况下拱圈交点处的应力情况,得出了拱圈交点不同位置处的应力分布。研究结果表明,在拱上交点角点处易出现应力集中现象,设计中应重点关注。

山区桥梁桥址区风特性及抗风关键技术

山区地形复杂多变,并且不同特征地形间存在相互的气动干扰,使得山区复杂地形地貌桥址区的风场变得异常复杂,这给山区大跨度桥梁抗风带来了巨大的挑战.本文以典型山区桥址区为背景,通过现场实测明确了山区桥址区风特性的特点,从历史统计资料、数值风洞模拟、现场实测等方面讨论了山区桥梁设计风速标准确定方法,分析了山区桥梁在非均匀来流和非平稳来流下的颤振性能,并讨论了大风攻角下几种优化措施对结构颤振性能的影响.研究表明,山区风场异常复杂,与常规平原地区相比有明显不同,需要通过多种途径确定其复合风速标准;山区非均匀、大风攻角和非平稳来流对桥梁的颤振性能影响明显.

金安金沙江大桥抗风性能试验研究

金安大桥主桥是跨度为1386m的双塔单跨悬索桥,为确保该桥施工期以及运营期的安全性和舒适性,对其开展抗风性能优化研究。通过节段模型风洞试验和全桥气弹模型风洞试验,研究了大桥静力稳定性能以及颤振和涡振稳定性能。研究结果表明,风攻角在-12°~12°范围内增大时,升力系数曲线与扭矩系数曲线在较大攻角范围内为正值,桥梁断面在较大的攻角范围内具备气动稳定的必要条件;大桥梁采用板桁结合及合理的气动措施后,大桥梁的颤振临界风速大于检验风速;全桥气弹模型风洞试验表明,不论是均匀流场还是紊流场,大桥成桥状态和施工状态的气动稳定性能良好。