基于调研数据的部分斜拉桥设计关键参数研究

针对部分斜拉桥设计关键参数缺少足够规范指导的问题,通过对国内外的部分斜拉桥进行设计主要参数调研统计,并与现有相关规范、科研成果进行对比研究,讨论了部分斜拉桥各型结构体系适用性、拉索布置形式,总结给出拉索倾角和间距、边主跨比、塔跨比、索梁刚度比和无索区长度等重要设计参数取值范围。结果表明,拉索倾角一般为11°~35°,主梁上拉索间距一般采用3.5 m~8 m,塔上的拉索间距一般采用0.5 m~1.2 m;3跨布置时,边主跨比一般集中在0.41~0.70,塔跨比宜采用1/3~1/13,索梁刚度比宜小于30;主跨跨中无索区长度与跨径之比宜取0.06~0.21。

高跨比和剪跨长度对UHPC弯拉性能的试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)的弯拉性能,以高跨比和剪跨长度为变量,进行了多组四点弯曲试验,探究高跨比和剪跨长度对UHPC弯拉性能的影响。结果表明:当其他设计参数不变时,UHPC试件跨中截面等效弯曲应力强度随高跨比或者剪跨长度的增大而减小;且各试件在纯弯区开裂时,达到极限荷载时位移量比较接近;剪跨长度越小,荷载-挠度曲线离散型越大;剪切变形对试件跨中纯弯段曲率影响较大。

独塔部分地锚式PC斜拉桥经济及设计参数研究

为得到独塔部分地锚式PC斜拉桥的合理设计参数范围,通过对拉索、主塔、锚碇、主梁的材料用量和造价进行计算,建立了全桥总造价及单位桥长造价公式,据此开展了独塔部分地锚式PC斜拉桥合理背索自锚比例、锚碇主跨长度比、边主跨比及塔跨比的研究,并与其他斜拉桥型进行了对比。结果表明:考虑全桥跨越能力时,背索自锚比例宜取0.336~0.487范围内的大值,边主跨比宜取0.487~0.544范围内的小值,考虑单跨跨越能力时反之;当主跨跨度较小时,可取适当小于依据上原则的取值,当主跨跨度较大时反之;塔跨比宜取0.372左右,对应的主跨边索倾角为20.4°左右,跨径较小时取较大值,跨径较大时取较小值,与其他斜拉桥型无明显区别。独塔部分地锚式PC斜拉桥仅在边跨自锚段空间受地形条件限制时经济性能优于独塔常规斜拉桥,在常规地形并无优势。

采场顶板安全厚度与跨度及暴露面积的关系研究

采用极限分析原理建立了基于采场跨度与暴露面积的顶板安全厚度计算模型,利用反演算法深入分析发现,采空区长度与跨度比值k_a>2时,顶板安全厚度值取决于跨度的大小;k_a<2时,顶板安全厚度值取决于暴露面积的大小。结合某钨矿实际情况,选取相关参数进行计算分析,得到了不同跨度与暴露面积的采空区顶板安全厚度。分别选取不同跨度和暴露面积进行分析,进一步论证了顶板安全厚度与采场跨度及暴露面积之间的关系。

双缆悬索桥的静力特性及其关键影响因素

双缆悬索桥体系是一种适用于大跨度多塔悬索桥的结构体系,为了对该类悬索桥体系的受力特性开展深入研究,基于有限元方法对其静力特性以及关键设计参数的影响效应进行对比分析.首先以一座典型的单缆多塔悬索桥为参照,选定双缆多塔悬索桥的关键设计参数,建立两类多塔悬索桥的有限元模型;其次基于所建立的有限元模型,对比分析两类多塔悬索桥体系的竖向刚度差异;最后研究双缆悬索桥体系,边主跨比、中塔刚度、恒载分配比和矢跨比等关键设计参数对于中塔塔顶主缆总的不平衡力、中塔塔顶最大纵向位移以及主梁跨中最大挠度的影响效应.研究结果表明:相比单缆多塔悬索桥,双缆多塔悬索桥能够有效提高结构的竖向刚度,同时大幅减小中塔塔顶主缆总的不平衡力;减小边主跨比对双缆结构体系竖向刚度和塔顶主缆总的不平衡力的影响较小;增大中塔刚度可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,但是中塔塔顶主缆总的不平衡力有较大幅度的增加;恒载分配比例取为1.0~2.0时,双缆结构体系的中塔塔顶位移及主梁跨中挠度较小;减小顶缆矢高或者增大底缆矢高均可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,有效减小主梁跨中挠度和中塔塔顶位移.

结构关键参数对三塔悬索桥动力特性的影响

以世界第一大跨度三塔悬索桥——泰州长江公路大桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,并采用子空间迭代法对其进行了模态分析,得到了该桥的相关动力特性参数并对其进行了分析。在此基础上根据该桥的结构型式和受力特点,重点研究了矢跨比、中塔刚度、中塔形式以及土-桩-结构作用等关键参数对结构动力特性的影响,深入分析了该桥动力特性随上述结构关键参数的变化趋势。结果表明,增大主缆矢跨比、提高中塔纵向刚度有利于改善大桥的颤振性能。所得结论可为大跨度三塔悬索桥的动力设计和研究工作提供参考。

等截面连续梁合理边中跨跨径比

在不同跨数和不同边中跨跨径比的情况下,对等截面多跨连续梁结构的受力特性进行了分析.以结构的支反力、控制截面的最大正、负弯矩整体最小为目标,找出结构的最优边中跨跨径比.结果表明:无论是在均布荷载作用下还是在集中荷载作用下,边中跨跨径比接近0.8时,结构所受的支反力和弯矩较小,受力最合理,且结构受力基本不随跨数的改变而有较大变化.

边中跨比及无索区长度对独塔斜拉桥静动力影响

以南充市区已建成的上中坝嘉陵江大桥主桥独塔斜拉桥为研究背景,建立了有限元对比分析计算模型,对边中跨比、主梁无索区长度两种参数进行单因素分析。计算结果表明:边中跨比、主梁无索区长度对结构静力特性有全面而深刻的影响,但对结构的固有振动特性影响却并不显著。分析结果可为斜拉桥的结构设计优化提供一定的参考。

单层柱面网壳结构常遇三维地震作用下的地震响应分析

地震内力系数法是一种适用于空间网格结构的简洁有效的抗震设计方法,但应用于单层网壳结构时需要改进。根据单层网壳结构的受力特点,考虑弯矩影响,修正了传统地震内力系数的定义,并选取大量单层柱面网壳算例进行了常遇三维地震作用下的时程分析,观察其杆件地震内力系数取值随矢宽比、长宽比、杆件截面等参数的变化规律,发现在文中研究范围内,单层柱面网壳结构地震内力系数取值随长宽比增大有逐渐增大的趋势,随矢宽比的增大有逐渐减小的趋势。在大量统计分析的基础上,归纳出可供实际工程设计参考的地震内力系数建议取值。

四塔单索面矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析

矮塔斜拉桥是介于连续梁式桥和斜拉桥之间的一种组合体系桥梁,本文以在建的江肇高速公路西江特大桥为工程背景,建立全桥三维有限元模型,对多塔单索面矮塔斜拉桥的塔高、无索区长度和边中跨比进行了参数敏感性分析,得到了主要结构参数变化时主梁关键部位荷载效应的变化规律,分析结果对同类桥型的设计具有一定的参考意义。

独塔协作体系斜拉桥设计参数分析

协作体系斜拉桥是一种较为新颖的斜拉桥结构形式。对于工程中常见的独塔不对称协作体系 ,从主跨无索区长度及主梁的高跨比着手 ,分析协作体系斜拉桥索、塔、梁的受力及变形状态 ,对上述设计参数提出合理的取值范围。

大长径比模型多维气动力测量天平设计

针对大长径比模型测力天平极易出现的向间干扰大和固有频率低的难题,从理论上得到了最小向间干扰下的外力作用点位置;利用ANSYS分析,得出天平最高固有频率下的传感器最优跨距。根据力作用点位置和最优跨距,完成了天平结构设计。对设计的压电天平进行性能评定,计算非线性、重复性和向间干扰等静态精度指标。试验结果表明:设计的压电天平具有向间干扰小(2%)、量程大(12 000 N)、固有频率高(600 Hz)等优点。

山墙对金属拱型波纹屋盖结构承载力的影响

将金属拱型波纹屋盖结构模拟成带肋的正交异性筒壳 ,运用由空间梁单元和板壳元组成的混合有限元程序对屋盖结构进行几何非线性分析 ,从而明确了不同的山墙构造对不同纵跨比屋盖结构承载力的影响 ,得到了一些有用的结论 。

圆CFRP-钢复合管内填砼构件的受弯性能研究

对16根圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向 CFRP的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆FRP筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件,承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大, 纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向CFRP可以显著提高试件的刚度。

板锥球面网壳结构稳定承载力性能的影响因素分析

影响板锥球面网壳结构稳定承载力性能的因素很多,其中主要有结构形式、矢跨比、板件材料等。首先介绍了板锥球面网壳的形式和分类,接着提出特征值屈曲分析和弧长法相结合是进行结构非线性屈曲分析的一种有效方法,通过算例,分析这三个影响因素对稳定承载力性能的影响程度,并得到一系列重要的结论。

嵌入式FRP抗剪增强梁斜裂缝水平投影长度计算

为计算嵌入式FRP抗剪增强梁在四点加载作用下的斜裂缝水平投影长度,利用投影长度经验公式和变角空间桁架模型分别研究了剪跨比和纵筋-箍筋强度比对投影长度的影响,在此基础上综合考虑两者的相互关系,同时根据9根FRP嵌入式增强梁的实测试验数据,采用最小二乘法拟合斜裂缝投影长度计算公式.分析结果表明,单独考虑剪跨比和纵筋-箍筋强度比都不能很好地预测斜裂缝水平投影长度,而将两者结合能够较好地反应斜裂缝出现和发展的全过程,从而准确地计算斜裂缝水平投影长度.推导公式的计算结果和试验实测值取得了很好的吻合,误差小,离散程度低,同时还表明剪跨比是影响斜裂缝投影长度的主导因素.

塔梁分离式悬索桥若干问题研究

本文以湘西矮寨大桥工程为背景,针对塔梁分离式悬索桥存在的塔梁分离区域刚度跳跃和变形不协调造成的该区域构件受力分配不合理问题,通过逐步减小吊跨比对塔梁分离式悬索桥结构的应力、变形及疲劳性能进行系统的研究,分析得出塔梁分离式极限无索区长度,进而提出改善无索区受力性能的措施。研究表明钢桁加劲梁下弦杆的疲劳性能对吊跨比的变化最为敏感,是控制无索区长度进一步增大的主要因素;而在无索区设置竖向或斜向辅助地锚索能够使其性能得到明显的改善。

单索面矮塔斜拉桥长度参数的影响分析

以广东省佛山市石湾特大桥为项目背景,参照国内外其他矮塔斜拉桥的设计参数,研究矮塔斜拉桥长度参数特性,通过改变边中跨比、塔高、梁上无索区长度、塔上无索区长度等设计参数,分别分析这些长度参数对主梁内力和位移、塔的内力和位移、拉索应力幅和拉索活载系数的影响,确定其比较合理的取值范围。

结构参数对矮塔斜拉桥结构受力性能的影响分析

从边中跨比、索塔高跨比、无索区长度、主梁梁高4个参数方面研究其对跨中长距离等截面矮塔斜拉桥的主梁变形、内力及斜拉索索力等结构性能的影响,分析出各个参数在此类桥型中的合理取值范围,为以后的矮塔斜拉桥设计提供参考。

损伤拉索的垂度效应分析

首先引入损伤程度、损伤位置及损伤范围3个参数,用以描述拉索损伤状态的特征,然后建立损伤拉索垂度效应分析的方程。在此基础上,采用数值计算方法分析了不同几何形态、不同损伤状态的拉索垂度效应受纵横比和弦向长度等相关参数的影响规律,对比了垂度的精确计算值和垂度公式计算值间的误差。结果表明:垂度随纵横比变化的敏感区间为[0.997,1.003],在此区间内损伤拉索跨中垂度逐渐增大,但是损伤前后垂度增长幅度逐渐减小;纵横比在[0.995,0.999)区间内,纵横比越大,误差越大;同一纵横比下,弦向长度越大,则采用现有垂度公式计算损伤拉索垂度所产生的相对误差就越大,但是最大相对误差小于1.7%;弦向长度为300m、纵横比为0.997的拉索在损伤范围内垂度增量小于0.35m,相对误差小于1.2%,说明现有垂度公式具有较高计算精度。