四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明:在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.

深江铁路洪奇沥公铁大桥主桥设计关键技术

研究目的:洪奇沥公铁大桥是深江铁路的控制性工程,主桥采用主跨808 m公铁合建斜拉桥一跨跨越洪奇沥水道,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。结合建设条件、结构特点及使用性能,对主桥结构体系、主梁横断面及结构形式、索-塔锚固结构、施工方法等关键技术展开研究,确定技术合理可行和经济节约的设计方案。研究结论:(1)首创了短边跨叠合板-桁组合梁斜拉桥结构体系,主桥长度减少20%,节省工程投资;(2)首次在4线铁路公铁合建斜拉桥上采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确;(3)提出的边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合结构,集结构受力和锚固压重于一体,施工便捷;(4)发明了“自平衡交叉锚固+齿块锚固”的索-塔混合锚固方式,技术经济性高;(5)钢主梁创新采用“纵向大节段+横向分块”施工方法,解决了超宽超高超重整节段钢桁梁运输受既有桥净空限制的难题;(6)本研究成果可为公铁合建桁梁斜拉桥设计提供参考或借鉴。

沿海地区索结构体育馆风洞试验与群风效应研究

针对两类屋面型式(上凸型和下凹型)、四种屋盖结构(单层马鞍形索网、轮辐式双层索网、索穹顶、弦支穹顶),设计制作了缩尺比分别为1∶250、1∶200两个试验模型,在B类地貌下开展了60组模型风洞试验,探究了全风向角下两类屋盖结构的风压峰值分布规律,分析了不同风向角、邻近建筑对目标建筑物风压特性的影响规律。结果表明:全风向角下来流方向无邻近建筑影响时,两类屋盖迎风面区域的负风压峰值最大,分别较上凸型和下凹型屋盖中间区域的负风压峰值高约3.0、1.5倍;屋盖中间区域风压峰值分布均匀,以承载负风压为主,仅下凹型屋盖中部出现正风压;风向角对屋盖风压分布的影响主要体现邻近建筑物的干扰上,其对屋盖平均和脉动风压系数的影响以来流方向无邻近建筑时最大、来流方向有邻近建筑时次之、尾流方向有邻近建筑物时最小;屋盖迎风面测点风压概率分布具有明显的非高斯特征,存在极大负压值,而屋盖中间和尾流区域的测点风压具有典型的正态分布特征。

土耳其1915恰纳卡莱大桥无索区钢箱梁安装关键技术

土耳其1915恰纳卡莱大桥为主跨2023 m的双塔三跨钢箱梁悬索桥。钢箱梁总长3563 m,边跨及桥塔处无索区钢箱梁均为非标准节段,长度为9.8~43.6 m,吊装重量为344~1330 t,涉及多种吊装方式及节段安装工艺,施工难度大。该桥边跨S33节段定位精度要求高、顶推难度大,利用特殊设计牛腿,顺利实现节段顶推及边跨合龙;边跨焊接线形精度要求高、工序转换复杂,S32和S31节段布设临时吊索系统,确保焊接线形可控;塔区工作平台上的S01、T00和M01单个节段利用特殊设计三向可调支架及导向架施工,确保浮吊吊装安全可靠及定位精度可控;S02和M02节段吊装时与已吊装节段在空间上相互干扰,通过布设牵引荡移系统,顺利实现塔区S02和M02节段缆载吊机大角度吊装及节段荡移;采用吊索调节装置、边跨反拉系统及4台缆载吊机同步抬吊等措施,塔区S01、T00和M01组拼焊接的大节段顺利合龙。

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。

断索对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响

为研究拉索断裂对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响,以某在建钢-混组合梁斜拉桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,将该模型的各参数与设计值及现场实测值进行对比以验证有限元模型的合理性,分析不同位置、不同数量的拉索断裂后主梁线形、拉索索力及索塔位移的变化规律。研究结果表明:边跨断索对主梁挠度、索塔位移的影响大于主跨断索,主跨断索对拉索索力的影响大于边跨断索;长索断裂对主梁线形、拉索索力、索塔位移的影响均为最大;拉索沿主梁跨中对称断裂时,主梁线形、拉索索力、主塔位移表现出对称变化的规律,且两对索断裂时全桥索力符合叠加原理。

大跨径海中悬索桥主缆施工测量技术

悬索桥具有跨越能力强的特点,在现代超大跨度跨江、跨海桥梁建设中广泛选择该桥型,本文针对大跨径海中悬索桥主缆施工测量难题,阐述了依托项目的施工测量技术要点。对海中悬索桥施工控制网的布设、单向三角高程测量精度分析、塔锚联测、悬索桥主缆基准索股和一般索股调整等测量技术做了实践应用分析,确保提供了精确可靠的测量数据,使得调索后主缆线形符合设计要求,验证了测量方法的可行性和有效性。

大跨度单索面地锚式悬索桥异形主塔施工技术研究

为了探究大跨度单索面悬索桥异形主塔的受力变形机理与施工控制成果,本研究以南宁英华大桥为背景,采用数值计算与现场监测的方法对其异形浮吊施工的主塔进行了研究。结果表明:在20℃设计基准温度条件的成桥永久荷载作用下,其稳定性和受力均满足相关规范要求。经过现场实测可知:主塔施工过程中,线形良好,合龙精度满足规范要求。

悬索-斜拉协作体系桥梁总体设计

韶关某跨江桥受航道和用地条件边界约束,桥梁跨径组合采用(23+340+23)m,全宽8.2 m,主跨恒载总重量达1500t;本桥边中跨比例远超出常规大跨桥型跨径比例范围,如何选择合理的桥型方案直接影响桥梁的安全性和经济性。为探索特殊条件下的桥梁设计方案,构造出一种新型地锚式悬索-斜拉协作体系结构;340m中跨采用单主缆悬索体系,23m边跨采用斜拉背索体系,主缆和背索通过塔顶钢锚箱平衡边中跨拉力;通过设置小角度微型抗风缆,有效解决了通航净空受限条件下抗风缆布置难题。通过方案比较和结构分析表明,在特定的条件下,采用背索斜拉-主跨悬索协作体系合理可行,为今后大跨桥梁建设,提供了可靠的参考和借鉴。

Research on key technologies in design of middle pylon of Taizhou Bridge

At the middle pylon of a three-pylon two-span suspension bridge, the effect of unbalanced loads on the adjacent spans may result in a series of technical bottlenecks in design, such as stability and anti-slippage between saddles and main cables. This article presents the researches conducted on structure selection and behavior characteristics of middle pylon, interaction mechanism between main cables and saddles and their anti-slippage safety performance, elastic and plastic stability analysis and safety assessment of steel middle pylon, and fatigue design load and method for steel pylon of Taizhou Bridge. According to the research results, a longitudinal inverted Y shape steel middle pylon is used in design, effectively solving many technical difficulties, and this type of pylon has become a suitable middle pylon structural form for many three-pylon two-span suspension bridges.

空间索面地锚式悬索桥结构行为研究

为研究空间索面地锚式悬索桥结构行为,以主跨610 m的空间索面地锚式悬索桥——重庆市郊铁路跳磴至江津线跨江轨道专用桥为背景,采用SNAS软件建立大桥有限元模型,分析主缆横向矢跨比、主缆弯扭刚度对结构受力特性的影响以及施工期间空间索面线形变化规律。结果表明:随主缆横向矢跨比增大,结构竖向刚度基本不变,横向刚度提高;主缆弯扭刚度仅对成桥状态近塔处主缆局部线形及少数吊索索力有所影响,对结构整体受力基本无影响;施工期间以空缆状态为基准进行索夹定位和横向预偏角放样时需考虑主缆转动角的影响,而以主缆横向对拉后状态为基准则可不考虑;采用5对拉杆张拉主缆进行横向定位可有效控制主缆横向位置及吊索横向倾角接近成桥状态。

湖北国际物流枢纽中心配套工程:燕矶长江大桥边缆角度对主缆的静力学影响

为了完善湖北国际物流枢纽中心的区域功能,促进武鄂黄黄经济带的发展,作为鄂州顺丰花湖国际机场的配套工程,燕矶长江大桥应运而生。该桥梁应用了不同垂度四主缆悬索桥体系,是一种适用于大跨径桥梁的结构体系,为了探究边缆与水平面的角度对此结构体系受力的影响,基于有限元方法,以燕矶长江大桥为原型,建立不同边缆角度的不同垂度四主缆悬索桥模型,对比分析了不同边缆角度下内外主缆最大缆力、内外缆活载分配比例、主桥竖向刚度、主塔最大轴力。研究结果表明:边缆角度的改变对内外主缆最大缆力、主桥竖向刚度影响不大;在边缆角度为20°时,内外缆活载分配比例最接近恒载分配比例;边缆角度增加时,主塔最大轴力增加,最大增幅为17.8%;边缆角度对不同垂度四主缆悬索桥的静力学影响不大,在设计时应更多考虑地质条件、锚碇位置等实际因素。

地锚式独塔悬索桥非对称主缆合理设计参数计算方法研究

为快速拟定地锚式独塔悬索桥非对称主缆的合理设计参数,并估算主缆、锚碇、桥塔等工程量,提出非对称主缆合理设计参数计算方法。该方法基于传统抛物线理论,推导主缆的线形以及拉力近似解,通过比选得到满足工程实际控制因素的设计参数合理取值区间,确定主缆垂跨比与高跨比,估算主缆设计截面面积。以济新高速黄河三峡大桥--单跨510 m地锚式独塔回转缆钢桁梁悬索桥为背景,采用该方法计算主缆的合理设计参数,最终选择垂跨比为0.0675,高跨比为0.20,主缆截面面积为339024.2 mm 2,与节线法、分段悬链线法进行对比验证,结果表明:该计算方法路径明确,效率高,精度满足拟定方案与初步估算需要,可用于同类型桥梁的设计。

湖北燕矶长江大桥动力特性研究

湖北燕矶长江大桥为主跨1860 m的双层桥面钢桁梁悬索桥,采用内外缆不同垂跨比四主缆布置方式,内主缆跨度布置为(550+1860+450)m,跨中垂度142.445 m,垂跨比1/13.058;外主缆跨度布置为(510+1860+410)m,跨中垂度153.345 m,垂跨比1/12.130。为研究这种新型大跨悬索桥的动力特性,采用ANSYS软件建立大桥成桥状态有限元模型,在内缆垂跨比不变的前提下,仅改变外缆垂跨比,分别取1/13.058、1/12.700、1/12.400、1/12.130(最终方案)、1/11.800、1/11.500、1/11.200,探讨桥梁动力特性随外缆垂跨比的变化规律,并分析主缆锚固方式对桥梁动力特性的影响,最后对四主缆最终方案与不同垂跨比[1/13.058,1/12.130]双主缆方案的动力特性进行对比分析。结果表明:外缆垂跨比从1/12.700增大至1/11.500,可使桥梁侧向刚度和扭转刚度有所提升;桥梁一阶反对称和正对称竖弯自振频率随外缆垂跨比的增大而表现出先增大后减小的规律,其中一阶正对称竖弯自振频率以四主缆最终方案为最大;主缆锚固方式对桥梁动力特性影响很小;四主缆最终方案较垂跨比在[1/13.058,1/12.130]范围内的双主缆方案具有更高的竖向刚度。综合分析表明,在塔高受限条件下采用内缆垂跨比1/13.058、外缆垂跨比1/12.130的四主缆方案具有更优的动力特性。

地震作用下斜拉桥不同工况碰撞效应研究

研究目的:世界各地地震频发,出于结构抗震性能以及社会和经济效益考虑,需对大跨度斜拉桥的主引桥碰撞问题进行研究,以控制地震破坏程度。研究结论:(1)主引桥间距选值影响主梁残余位移变化;(2)引桥的存在可降低主梁梁端残余位移;(3)周期比、质量比、间距与主桥墩底弯矩和引桥对主桥碰撞做功的相关性分别为88%、91%;对弯矩影响程度由大到小的因素排序是:周期比(75.44%)、质量比(23.13%)、间距(1.43%);对碰撞做功影响最大的是质量比,最小的为周期比,且质量比和间距产生的是正影响,周期比产生的是负影响;(4)通过统计分析分别得到了三种因素与弯矩、碰撞做功之间的线性回归方程;(5)本研究成果可为桥梁抗震设计提供参考。

2000m级超大跨度悬索桥主缆全寿命期可靠度分析

针对2000m级超大跨度悬索桥主缆设计无适用规范,且在全寿命期内因腐蚀而导致抗力退化,进而威胁桥梁安全的问题,以某超大跨度悬索桥为背景工程,调整各项恒载及主缆材料分项系数优化主缆设计,并对主缆在全寿命期内可靠度进行分析。结果表明:主缆全寿命期内,考虑腐蚀影响,随着主缆服役年限增加,主缆可靠度指标随之降低;且有随主缆年平均抗力损失率增加,主缆预测服役年限显著降低,为保证主缆在设计基准期内可靠度满足工程结构使用要求,主缆材料分项系数取值宜大于1.50。

大跨度石油管道悬索桥风缆动力性能及优化研究

为了深入分析振型和频率对结构动力性能的影响,以某石油管道悬索桥工程为例,采用Midas Civil有限元软件通过改变风缆的倾角角度、矢跨比、风缆截面面积以及风拉索截面面积等参数,研究了这些参数对桥梁动力特性产生的影响,结果表明风缆倾角角度和风缆截面面积对结构影响最为显著;分析了风缆参数对运营阶段桥梁动力性能的影响,提出了风缆角度取15°~30°、矢跨比取1/15~1/16、风拉索间距10 m~20 m、风缆截面面积取0.85~1倍、风拉索面积取1倍、跨中风拉索长度1 m~3 m的设计参数推荐值范围;运用结构优化理论对某管道悬索桥的风缆进行了优化设计,得到相较原设计的最优参数为0.9倍的风缆截面面积、风拉索间距取10 m、风拉索截面面积不变、跨中风拉索长度取2 m。

大跨预应力混凝土工艺在双塔斜拉桥主梁工程中的应用

以某桥梁建设项目为案例,对大跨预应力混凝土施工技术进行分析,详细阐述了主塔、塔柱和大跨预应力混凝土的施工要点,最终桥梁的施工质量、施工进度达到了预期的效果。经实践论证得出,在对双塔斜拉桥进行施工时,施工单位应结合施工现场的情况和桥梁施工的特点合理安排施工班组,科学编制施工方案,严格按照施工方案施工,以保证施工质量满足设计及规范要求。

大跨拱桥缆索吊装系统分析

斜拉扣挂悬拼法灵活性强、跨越能力大,是目前拱桥常用的施工方法。文章主要基于缆索吊装系统索塔双向变形相等的条件,依托某上承式钢管混凝土拱桥,建立缆索吊装系统的有限元模型,对不同工况下的索塔应力、索塔偏位、主索索力和稳定性进行分析,验证缆索结构承受最大吊装质量的合理性与可靠性。

大跨径悬索桥主缆线形误差影响因素分析

大跨径悬索桥的主缆线形直接决定了索夹放样、吊索无应力长度计算结果,进而影响最终的成桥线形,因而主缆线形是悬索桥上部结构施工控制中的一个重要指标。鉴于此,文章利用有限元软件Midas/Civil,应用敏感性分析方法对某非对称悬索桥主缆容重、主缆弹性模量、温度三个影响因素进行分析,明确了各种参数的敏感程度,研究成果可为后续悬索桥主缆线形精确化控制提供一定参考。