钢拱塔斜拉桥的温度耦合效应和索力预测

钢拱塔斜拉桥的受力体系与传统斜拉桥有所不同,为研究环境温度变化对这种异形桥塔斜拉桥主要受力部件的影响,以某钢拱塔斜拉桥为工程背景,首先基于在线监测获取的环境和部件温度数据,分析斜拉索索力、拱塔倾角和主梁应变的温度时变效应;然后以斜拉索为研究对象,通过该桥的有限元模型升降温模拟,分析各部件温差引起的温度耦合效应对拉索索力的影响;最后以环境温度、主梁温度、桥塔温度为输入,索力为输出,利用长短期记忆神经网络对实测索力-温度数据进行映射,实现数据压缩和特征提取,建立温度-索力预测模型,再对网络模型输入新的温度监测数据,以预测索力。研究结果表明:主梁和钢拱塔温度变化具有周期性,且滞后于环境温度;主梁应变与环境温度的变化趋势基本一致但具有一定的滞后性,环境温度变化对拱塔倾角的影响很小且没有周期性规律;索力与环境温度呈线性负相关,且需要考虑斜拉桥各部件的温差所引起的温度耦合效应;长短期记忆神经网络对带有时序特性的数据训练效果好,建立的温度-索力关系模型准确度高,可用于该桥索力的实时预测。

地震下拉索损伤对矮塔斜拉桥索力的影响

为研究拉索损伤和地震双重作用下矮塔斜拉桥索力变化规律,以某矮塔斜拉桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立有限元梁格模型,研究不同数量、不同位置拉索损伤对桥梁动力特性的影响,并深入分析地震和拉索损伤双重作用时拉索索力的变化规律。结果表明:边跨外侧及中跨索塔中部的拉索损伤对结构的自振频率影响较大,随着拉索损伤程度的增大,结构的自振频率变化率也在不断增大,且二者之间基本呈线性变化;地震下单索断裂会对矮塔斜拉桥剩余拉索索力产生规律性的影响,索力变化率的最大值一般出现在与断索相邻的拉索中,且距离断索越远,索力变化率越小,但索力变化率基本保持在10%以内;在拉索损伤程度不断增大的过程中,存在一个极值,使得剩余拉索的索力变化率在该极值两侧随拉索损伤程度的变化而基本呈线性变化。

基于影响矩阵法的外倾式矮塔斜拉桥索力优化

以浮山县丞相河特大桥(87+160+87)m双塔外倾式双索面PC矮塔斜拉桥为工程背景,基于影响矩阵法理论,通过MidasCivil有限元软件建模计算,对施工阶段及成桥阶段外倾式矮塔斜拉桥索力计算优化,探究外倾式矮塔斜拉桥拉索索力应力幅,拉索索力优化结果满足设计及施工要求,可为同类型桥梁设计提供借鉴。

船山东路东航道桥矮塔斜拉桥设计研究

为进一步研究矮塔斜拉桥设计技术,以衡阳船山东路东航道桥为依托,介绍该桥的总体设计、主梁设计、主塔与主墩设计、斜拉索设计、索鞍设计、结构分析等。主桥采用(120+200+120)m矮塔斜拉桥结构,墩梁塔固定体系,主梁采用单箱三室箱梁,桥面全宽30.7 m。对该种桥型结构体系进行了总结,与具有相同跨径的连续刚构桥相比,降低了梁的高度,从而提高了主梁的应力,可为今后类似项目提供参考。

宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工关键技术研究

为研究宽翼缘矮塔斜拉桥有内横梁箱梁内模施工技术,基于浮山丞相河特大桥宽翼缘矮塔斜拉桥单箱双室箱形截面工程实例,提出了一种挂篮内横梁与内模桁架、钢管架形成相对固定的装配系统的主梁节段施工工艺及关键技术点,探索解决传统箱梁节段施工钢管架安拆工序繁琐、施工周期长及安全风险高等问题。通过工程实例验证,该方法施工周期短,施工质量较高,对同类型桥梁主梁节段施工具有一定参考意义。

津保矮塔斜拉桥空间分析研究

研究目的:拟建津保铁路子牙河特大桥主桥上部结构采用有砟轨道(84+56+32)m矮塔斜拉桥,鉴于该桥的不对称性和受力复杂等特点,本文旨在通过空间静力计算、动力特性分析、稳定性分析、拉索应力幅以及不平衡索力计算、局部应力分析、抗震性能分析等,以验证该桥在整体结构及局部构造上的安全可靠性。研究结论:(1)在列车荷载及温度作用下,主梁横、竖向变形较小,结构具有足够的刚度;(2)主梁各截面的应力及强度安全系数均在设计规范要求的限值之内;(3)斜拉索的强度安全系数为2.75,分丝管索鞍两侧环氧砂浆抗滑移安全系数大于3.0,具有足够的安全性;(4)主体结构弹性屈曲稳定系数大于5,结构稳定性满足规范要求;(5)本桥满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。

津保矮塔斜拉桥设计若干问题的探讨

研究目的:拟建津保铁路子牙河特大桥在跨越天津市外环西青道立交桥和外环河时,为满足立交要求并追求较好的景观效果,主桥上部结构类型采用有砟轨道(84+56+32)m矮塔斜拉桥。本文着重对斜拉桥结构体系、主桥结构尺寸、支座布置方案、拉索锚固系统等进行优化比选,使该桥达到结构受力合理、视觉效果优美的目的。研究结论:(1)本桥选择塔墩梁刚结的结构体系,该方案的优点是结构刚度大,整体性能较好。(2)增设辅助墩后,结构的整体刚度提高了20%,斜拉索规格减小了16%。经综合比较,在大里程侧增设一个辅助墩。(3)主梁结构尺寸优化比选时,方案8的优化效果明显,为本桥的推荐方案。(4)经综合比选,选择横向两支座体系方案。(5)分丝管索鞍具有较多优点,更适用于高速铁路桥梁的要求,本桥推荐采用分丝管形式。

多塔部分斜拉桥自振频率的实用简化算法

为了便于在概念设计阶段快速准确地估算多塔部分斜拉桥的基频,根据Rayleighmethod方法,以主梁的静挠度曲线作为振型函数,推导支承体系和刚构体系多塔部分斜拉桥的基频估算公式。以某三塔部分斜拉桥为例,计算其频率,讨论结构体系及塔跨数对多塔部分斜拉桥基频的影响。并将公式与较为精确的有限元法和《公路桥涵抗风设计规范》的单一估算方法进行比较,研究结果表明:计算多塔部分斜拉桥基频不可忽略结构体系及塔跨数的影响;支撑体系基频远低于刚构体系,不可用单一公式计算;随着塔跨数增加,基频降低。有限元解与公式解的对比结果表明,公式基频误差在10%以内,可以满足工程概念设计的需要。

波形钢腹板-PC组合箱梁矮塔斜拉桥参数分析

以波形钢腹板-PC组合箱梁矮塔斜拉桥为例,运用Midas建模进行参数分析,得到桥墩刚度与主梁内力的关系,桥塔高跨比与主梁内力以及斜拉索索力的关系,可为今后该桥型的设计提供参考。

矮塔斜拉桥施工过程非线性受力分析

以矮塔斜拉桥为工程背景,考虑矮塔斜拉桥在施工过程中的体系转换与非线性效应的影响,采用桥梁专用计算软件MIDAS/CIVIL对矮塔斜拉桥施工过程进行模拟分析,分析了矮塔斜拉桥在恒载作用下,双非线性对桥梁挠度、内力及应力影响,提出了有益建议,可为同类桥梁的设计与施工控制提供一定的参考。

温度变化对主梁施工标高的影响分析

在矮塔斜拉桥的施工过程中,只有将监测数据与理论计算值分析对比,才能使实际施工与控制计算相符合,但实际上影响监测准确性和可靠性的因素很多,尤其是温度变化对于矮塔斜拉桥主梁施工标高的影响,故对温度影响进行分析具有重大意义。通过测量获得研究块的实际标高值和变形值,使用有限元MIDAS CIVIL分析软件建立相应模型,进行理论与实际的分析比较,得到温度对梁体标高的影响规律,确定合理的调整标高的方法。

波形钢腹板矮塔斜拉桥静力特性分析

分别以主跨180 m的波形钢腹板矮塔斜拉桥和PC箱梁矮塔斜拉桥为研究对象,通过数值模拟分析,比较2种不同主梁的矮塔斜拉桥在恒载、预应力荷载以及温度荷载作用下结构的受力特性。结果表明,与PC箱梁矮塔斜拉桥相比,虽然波形钢腹板矮塔斜拉桥由混凝土收缩徐变引起主梁钢束预应力损失大,但其主梁的预应力效率更高,成桥状态下预应力储备更大,结构自重更小,对结构更有利。

铁路矮塔斜拉T构桥结构设计方法实例研究

本文以渝(重庆)黔(黔江)铁路长途河大桥为工程背景,综合考虑桥址地形地质、桥梁跨度、净空及受力特点等要素,提出了主桥采用(132+132) m的矮塔斜拉T构桥型的总体设计方案,并采用数值模拟方法分析了拉索布置范围、索间距对梁部内力、刚度的影响规律。结果表明:(1)斜拉索靠近主塔布置、适当加密索间距有利于减小梁部负弯矩峰值,对梁体受力更为有利;(2)综合考虑拉索对结构受力和梁体刚度的影响,依托工程无索区梁端及塔根无索区分别取为30 m和38 m、索间距按8 m设置。最后,通过开展斜拉索对矮塔斜拉T构桥结构受力影响的分析,探讨了矮塔斜拉T构桥型的适用性。

双索面混凝土梁矮塔斜拉宽桥设计概述

从主梁构造、桥塔构造、拉索体系、双索面布置等几个方面探讨了双索面混凝土梁矮塔斜拉宽桥与常规矮塔斜拉桥的不同之处,介绍了该类桥梁的设计要点。

矮塔斜拉桥静荷载试验分析

以沙湾特大桥为例,介绍了矮塔斜拉桥静载试验的一般方法。采用桥梁工程有限元软件Midas/Civil建立理论模型模拟试验各个阶段,计算各个理论值,并将其与实测值进行对比分析。为充实和发展矮塔斜拉桥或类似结构的设计、施工积累基础性技术资料。

大跨度铁路非对称独塔部分斜拉桥设计研究

某铁路跨越一处“U”形河谷,桥址河谷深切、地形陡峭,桥式方案复杂。综合考虑该桥位处地形、地质、施工条件,采用(50+106+200+60.5)m预应力混凝土部分斜拉桥一跨跨越河谷,斜拉桥结构体系采用塔墩梁固结体系,上部结构采用单箱双室连续箱梁,斜拉索采用独塔扇形单索面双排索,斜拉索-桥塔锚固采用分丝管管索鞍连接,下部结构采用矩形空心桥墩,钻孔灌注桩。对桥位控制因素、桥式方案构思、构造设计进行介绍,通过建立Mi-das及BSAS有限元模型,对该结构进行静力分析、动力特性计算及抗震检算,各项计算结果均满足规范要求,结构安全可靠。该种非对称独塔斜拉体系在山区复杂地形大跨桥式方案中具有良好的适应性,可为其他铁路桥梁桥式研究提供参考。

矮塔斜拉桥主梁施工技术

结合某大桥施工实际,介绍了矮塔斜拉桥索塔和主梁设计,并从支撑体系的布置和模板支设要点控制矮塔斜拉桥主梁的施工,为以后矮塔斜拉桥施工提供了一定指导。

多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性研究

为研究多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性,以常德沅水四桥为工程背景,分别建立半漂浮、塔梁固结和刚构体系空间有限元模型,对结构在静动力工况下的作用效应进行分析比较。计算结果表明:刚构体系结构刚度大,静力及地震作用下荷载效应分布比较均匀,但在整体升温时桥墩和桥塔将出现很大的内力。半漂浮体系和塔梁固结体系在荷载作用下变形大,温度内力相对较小,制动力和地震作用下各墩响应差别明显。沅水四桥采用刚构和塔梁固结组合的结构体系,解决了温度作用下边墩受力过大的问题;固结墩分成紧靠的双肢可减小桥墩的抗推刚度,不增加基础工程量,又达到良好的美学效果,可为今后同类型桥梁设计提供参考。

矮塔斜拉桥混凝土外倾塔柱模板自稳定措施分析

在矮塔斜拉桥外倾塔柱的施工过程中,为了克服施工过程中的外倾力,大多采用对拉、劲性骨架或预埋牛腿等措施,但均较繁琐或对结构物本身影响较大。本文主要介绍在某桥外倾塔柱翻模施工中采用的模板自稳定措施,并对其自身刚度及稳定性进行分析,验证了其可行性,保证施工质量及安全。

矮塔斜拉桥钢箱梁超高腹板局部稳定性分析

随着钢结构桥梁跨径的增大,腹板高度也随之增高,给结构的局部稳定性带来了较多隐患。鉴于宁波中兴大桥钢箱梁超高腹板局部稳定性问题,采用有限元软件ANSYS建立局部节段模型,给出相应边界条件和荷载工况,模拟压、弯、剪复合荷载作用对腹板局部稳定的影响。研究表明:腹板竖向加劲的布置对维持腹板的稳定十分重要,若不设置腹板竖向加劲肋,第一阶弹性屈曲失稳稳定系数为2.9<4.0,不符合设计最低要求;当腹板厚度从12 mm增加到22 mm时,线弹性稳定系数可以从4.1提高到6.0,但钢箱梁失稳模态仍为外腹板失稳;当腹板线弹性稳定系数大于设计限值4.0且弹塑性强度稳定安全系数大于设计限值1.75时,进一步增大竖向加劲肋刚度的必要性有限。