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。

悬索桥成桥状态计算方法

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,考虑主缆弹性伸长对其自重集度的影响,导出了以参数u(shu=dy/dx)表示的主缆线形方程。由边界条件,建立了求解主缆水平张力和端点未知参数的非线性方程组,采用拟牛顿法求解。然后通过改变参数u来确定主缆线形坐标。最后由积分法导出了主缆索有应力和无应力长的计算公式。算例表明该方法收敛速度较快,计算精度较高,可用于悬索桥设计与施工控制计算。

大跨径悬索桥结构分析理论及其专用程序系统的研究

大跨径悬索桥是典型的柔性结构体系，其受力特性表现为几何非线性。设计阶段不仅要计算其恒、活载和附加荷载的受力与变形，还要计算主缆、吊索制作时的无应力索长，挂索初期索鞍的预偏量等特殊问题；在施工阶段要作各种施工荷载及风载作用下的受力分析。此外，悬索桥的风振、地震响应以及塔的稳定性也是设计者关心的问题。而悬索桥在各种情况下的静、动力特性及稳定性与该时刻结构状态密切相关。为了理顺这些关系，并根据拟定的成桥结构参数来完成上述各项复杂的分析，完善悬索桥的设计计算，作者在研究悬索桥结构分析理论与方法的基础上，设计了悬索桥结构分析专用程序系统。本文介绍悬索桥分析理论及其专用程序结构。

大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析

采用非线性有限元分析软件,对千米级悬索桥线形影响较大的8个参数进行主缆跨中标志点标高的分析,得到了各个参数在单位变化量时,产生主缆跨中标志点标高的影响值,并根据实际可能发生程度,提出主缆架设前和架设中需重点关注的参数。

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。

大跨径悬索桥主缆系统施工控制计算

基于悬索桥在恒载作用下的力学特点 ,建立起了主缆施工控制计算的解析迭代法 ,以此确定恒载状态下成桥线形、主缆无应力长度 ,并可迭代出空缆线形、主索鞍顶推预偏移量及索夹安装位置等。宜昌长江公路大桥的应用表明 ,该解析迭代的系统计算方法 ,收敛速度快、精度高 ,是一种有效计算方法。

福州鼓山大桥施工监控

鼓山大桥为主跨235 m的独塔空间索自锚式悬索桥,加劲梁为钢-混凝土混合梁。综述该桥先梁后缆施工顺序、吊索张拉与体系转换步骤的监控。该桥钢箱梁采用顶推法施工,主缆架设调股顺序为先主跨后边跨再锚跨,普通股采用相对垂度法调股。给出详细的吊索张拉与体系转换步骤,即主跨与边跨吊索交替张拉,主跨吊索由桥塔向锚跨依次张拉,最后7对吊索先部分张拉,等桥面铺装之后再安装到位,边跨19~8号吊索由桥塔向锚跨依次张拉,1~7号吊索由锚跨向桥塔依次张拉。施工的最后阶段实现了多工序同步作业。施工监控保证了该桥建成后的内力与线形均满足设计要求。

基于索鞍无预偏施工悬索桥的施工仿真

针对索鞍无预偏的悬索桥施工设计,通过基于悬索力学的解析迭代法与基于有限位移理论的有限元法相结合,系统地进行了施工中的主索下料长度、空缆状态及空缆标高、加劲梁吊装阶段的主塔受力和变形以及锚跨索股张拉时机与张拉量等控制参数的仿真计算;并利用ANSYS程序和有限位移理论在悬索桥施工仿真应用时解的延续性和可逆性,从link10单元初应变调整入手,放弃初始状态试算的大循环迭代方法,建立了利用通用程序从结构成桥状态倒退到初始状态的有效方法。

悬索桥空缆吊点坐标计算方法研究

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,导出悬索桥主缆成桥线形的参数方程。给出由边界条件确定参数方程未知量与通过改变参数确定主缆成桥吊点坐标的方法。由积分法导出成桥状态无应力索长的计算公式。根据成桥状态与空缆状态各跨无应力索长不变这一原则,建立了确定空缆状态主缆水平张力、索鞍预偏量的计算方法,然后再根据成桥状态与空缆状态吊点间的无应力索长不变确定空缆吊点坐标。算例结果表明本文方法具有适合程序计算、收敛速度快,计算精度较高的特点,可用于悬索桥设计与施工控制计算。

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。

悬索桥主缆成桥线形的解析迭代计算方法

针对已有计算方法存在的不足,基于悬索桥在恒载作用下的力学特点,根据受力平衡条件和变形相容条件,采用悬链线单元且自动计入了柔索结构的所有非线性,建立悬索桥线形和无应力索长的计算公式.结合施工中加劲梁的架设特点,确定成桥线形分析中吊索力,对计算悬索桥主缆线形的非线性方程组采用二分逼近法方法求解并编制程序.最后通过算例验证了该方法的有效性、计算精度和稳定性,并将计算结果与其他文献的计算结果进行了比较.分析结果表明:该方法具有计算过程简洁和精度满足成桥几何线形的设计要求,适用于大跨度悬索桥的主缆线形和内力的计算.

改进力密度法在悬索桥主缆找形中的应用

针对悬索桥成桥和空缆两种状态的主缆找形问题,提出了改进力密度法。该方法结合无应力长度的概念,假设初始缆形为直线段。通过力密度法建立结构平衡方程求解节点坐标,反复迭代,求出控制条件下的目标缆形。以新建成的徐州京杭大运河地锚式悬索桥为依托,利用Matlab编程求解主缆缆形,并将数值计算结果与坐标实测值进行比较,结果表明该方法收敛稳定,计算效率高,并具有较高的精度。同时,通过算例验证了论文提出的方法对于空间缆形自锚式悬索桥同样适用。

悬索桥主缆成桥线形的计算方法

为了准确地计算悬索桥主缆的成桥线形和无应力索长,采用悬链线单元建立了确定悬索桥主缆线形和无应力索长的计算公式;对计算悬索桥主缆线形的非线性方程组采用Newton-Raphson方法求解,并详细地讨论了吊杆力的计算及悬索桥主缆线形和无应力索长的计算过程;最后通过算例验证了该方法的有效性、计算精度和稳定性,并将计算结果与其他文献方法的计算结果进行了比较。分析结果表明:该方法具有计算过程简洁和计算精度高的优点。

自锚式悬索桥主缆线形计算非线性规划方法

基于分段悬链线法,介绍自锚式悬索桥主缆线形计算原理和步骤,考虑弯矩对加劲梁轴向刚度的影响,在迭代计算过程中,提出采用非线性规划方法,并与传统的影响矩阵法进行对比,计算结果表明,两者结果吻合,从而使借助大型通用优化软件对自锚式悬索桥主缆线形进行精确求解成为可能.

悬链线单元在悬索桥主缆下料长度计算中的应用

本文用悬链线单元模拟主缆，通过选代计算了主缆的线形及下料长度。悬链线单元的应用，简化了主缆与鞍座相切点位置及主缆下料长度的求解方法。算例表明结果具有很高精度。

分段抛物线求解缆索线形的直接方法

假设悬索桥主缆在相邻两吊杆之间的缆索段自重沿桥跨径方向均匀分布,均布荷载集度与该段索长度有关,则每段索可假设为满足抛物线方程.忽略缆索抗弯性能,各缆索段端点处水平力相等,索拉力沿索端点处切线方向.根据节点力平衡,并考虑到位移条件,得到以各段端点高差及水平力为未知量的耦合方程组.通过解算方程组并修正矩阵参数直接得到主缆线形坐标及水平力,进一步对各段抛物线积分得到主缆的有应力和无应力长度.该方法不需要迭代,因此计算速度快.算例结果表明该方法计算精度很高,可以用于悬索桥设计与施工计算.

管道悬索跨越的主索下料和安装

贵州开磷矿浆管道的丁家田跨越采用悬索跨越结构,按设计要求,主索锚固墩必须置于未风化岩层中,因工程地质条件不满足设计要求,主索锚固墩须向山体内部移位。文章阐述了主索锚固墩移位后,主索线形的确定方法、主索的下料计算以及施工工艺等内容。采用该方法进行计算和施工,主索挠度符合设计要求,保证了施工质量。

自锚式悬索桥主缆无应力长度的计算分析研究

该文基于悬链线计算分析理论,将自锚式悬索桥空缆状态,简化为受沿弧长均布的自重荷载与吊索处集中力作用的柔性索,对成都市清水河自锚式悬索桥主缆的无应力长度进行了计算分析。可为类似的桥梁设计和施工提供参考。

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。

悬索桥主缆成桥线形精确分析

以悬链线单元的单元节点力与索单元投影的函数关系式迭代计算悬索桥成桥状态主缆的线形和主缆的无应力长度。应用于算例,精度高,简单适用。