自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁设计研究

为满足桥梁性能要求,本文介绍了自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的设计方案,描述了本次桥梁结构的主缆设计、吊索设计以及斜拉索设计等内容,并利用大型有限元软件MIDAS/CIVIL展开有限元分析,在构建基于桥梁单元的全桥空间有限元模型后,对桥梁的抗震性能以及边主跨优化路径展开详细评估。根据最终的模型测试结果可知,本次提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计方案科学合理,其各项力学性能满意,值得做进一步推广。

空间自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁上部结构施工关键技术

结合东苕溪大桥的总体布置、结构特点和现场条件,对跨中合龙和近塔端合龙的两种总体施工方案进行了对比分析,并分别对主缆空间线形形成、主梁安装及合龙、吊索安装及张拉等关键工艺和技术进行比选和介绍。实践表明,总体及分项施工方案能有效降低安全质量风险,并具有较好的经济性。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥活载响应分析

结合一座自锚式斜拉—悬索协作体系桥的方案设计,采用了非线性和线性二阶两种方法对活载作用下的结构体系进行了对比计算,讨论了能否用线性二阶的方法替代非线性方法的可行性,对这一体系桥梁的研究与工程设计有一定的参考价值。

矮塔自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁动力特性研究

斜拉-悬索协作体系桥梁作为斜拉桥与悬索桥的结合体,由于其卓越的结构性能与经济效益,越来越受到人们的关注,然而目前对该种桥型的研究较少,尤其是针对其动力特性的研究更为少见。而且现今许多桥梁建设均有限高要求,此时缆索体系桥梁均需采用矮塔设计,因而对矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁动力特性的研究迫在眉睫。因此,以某在建大桥为背景,利用有限元软件,对矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的动力特性进行研究,并就可能影响其动力特性的因素进行一定的参数分析。结果表明:矮塔自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的动力特性更为接近于同等条件下的斜拉桥体系,其整体刚度较高;索塔高度与主缆垂跨比对其动力特性影响较大,而斜拉索于吊索交汇区域的大小对其动力特性影响较小。

斜拉—悬索协作体系桥

斜拉桥和悬索桥相互协作,形成了一种新型的协作体系桥梁,特别适合于大跨径和特大跨径桥梁采用。本文介绍了这种桥型在国外发展的情况和中国近年的工作和成就,并对其发展提出了若干技术上的建议。

斜拉—悬索协作体系桥(续)

斜拉桥和悬索桥相互协作,形成了一种新型的协作体系桥梁,特别适合于大跨径和特大跨径桥梁采用。本文介绍了这种桥型在国外发展的情况和中国近年的工作和成就,并对其发展提出了若干技术上的建议。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。

大跨度公铁两用斜拉-悬索协作体系桥断索动力响应

研究大跨度公铁两用斜拉-悬索协作体系桥在极端作用下发生断索时桥梁结构及桥上列车的动力响应,以G3铜陵长江公铁大桥为研究对象,建立全桥有限元模型;研究各个位置斜拉索、吊索断裂后桥梁结构的动力响应;研究在列车-桥梁耦合振动作用下,各断索组合工况中桥梁及列车的动力响应.结果表明:斜拉-悬索协作体系桥具有较高的结构刚度及安全冗余;在单根斜拉索、吊索断索后,可保持列车通行;在吊索区域单侧发生4根以上断索,可导致连续断索破坏;在斜拉索-吊索交替及斜拉索区域,单侧断索达到8根也不会发生连续断索破坏;断索动力放大系数取2.0合理,但仅对断索位置附近剩余吊索和斜拉索具有工程应用价值;当断索发生时,若列车经过,列车竖向加速度会发生突变,但仍在安全范围内;剩余斜拉索与吊索动应力增加主要来自于主梁作用,列车作用占比不超过13%.

独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系研究

为研究独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系,以主跨2×350 m的济南绕城高速二环线北环段工程黄河特大桥主桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥空间有限元模型,对比不同纵向、竖向约束体系方案下结构的荷载响应、自振特性,分析不同塔梁约束体系对独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥静、动力性能的影响。结果表明:塔梁处竖向双排支座有效约束了塔梁之间的相对转动自由度,使塔梁协调受力,相较于传统的全飘浮体系和竖向单排支座体系,竖向双排支座体系提供了更大的整体结构刚度;设置纵向约束能显著增强独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥结构纵向刚度,建议在纵向上设置固定约束;相较于传统塔梁墩固结体系,竖向双排支座体系对主梁提供了更强的转动约束,且塔梁间约束在构造上处理简单。该桥桥塔处设置竖向双排支座并设置纵向固定限位装置。

斜拉-悬索协作体系桥的施工与设计优化方案研究

简要描述了斜拉-悬索协作体系桥的设计要领,并根据目前的设计水准进行了较优设计方案的讨论,对吊筋内力、桥梁主塔、桥梁动力特性以及颤振等问题进行了较为详尽的分析。

自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁主缆锚固区空间受力分析

主缆锚固区作为自锚式悬索-斜拉协作体系桥梁的关键结构,承担着将巨大的主缆轴力均匀传递到加劲梁全截面的重要作用。为研究主缆锚固区的受力状况和主缆力的传递规律,以60 m航空限高条件下主跨420 m自锚式悬索斜拉协作体系桥梁方案为背景,建立板壳-实体有限元模型,对大跨度自锚式协作体系桥主缆锚固区各板件进行空间受力分析,得出锚固区主要板件受力的应力水平和分布情况,以及锚体中混凝土对锚固区板件应力的影响作用,对主缆锚固区结构设计的合理性和安全性进行了验证。

一抹“大桥红”——世界首座双层斜拉—悬索协作体系大桥精确合龙

“任何一座‘超级工程’的成功背后,都离不开工程师团队的勇于创新和攻坚克难,更离不开包括当地政府在内的各有关单位全方位、多渠道支持。这不正是我国‘集中力量办大事’的生动体现吗?”世界首座双层斜拉-悬索协作体系大桥——G3铜陵长江公铁大桥从2022年1月4日开工到2024年8月27日精确合龙,仅历时两年零八个月,回忆起大桥建设的近千个日夜,大桥总设计师肖海珠不禁感慨道。

某斜拉-悬索协作体系桥三柱塔空间作用受力分析

为研究斜拉-悬索协作体系桥的三柱塔结构空间作用受力性能,以一座主跨1,680m的斜拉-悬索协作体系桥方案为背景,采用ALGOR建立桥塔空间有限元模型,对其进行局部应力分析,得到各种工况作用下的关键结构的局部应力分布情况。分析结构应力水平,对结构安全进行评价,为优化设计提供了依据。

斜拉-悬索协作体系桥过渡区斜拉索和吊索布置形式研究

针对斜拉-悬索协作体系桥过渡区斜拉索和吊索共用梁上锚点的传统布置时易出现端吊索疲劳、边跨主梁恒活载弯矩大等问题,提出过渡区斜拉索和吊索纵向交错的新型布置形式。以某主跨1488 m的公铁两用斜拉-悬索协作体系桥为背景,分析过渡区斜拉索和吊索采用传统布置形式与新型布置形式时主梁竖向位移、斜拉索索力、吊索索力、刚度过渡匀顺性、主梁与桥塔活载弯矩等方面的差异。结果表明:新型布置形式对结构竖向刚度的影响较小,但显著改善了斜拉索和吊索的受力状态,提高了承载效率,且解决了端吊索的疲劳问题,改善了主梁的匀顺性,减小了主梁和桥塔的活载弯矩。

主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥力学性能影响研究

为了解主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥力学性能的影响,以甬舟铁路西堠门公铁两用大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥初步设计方案主桥有限元模型,分析9种主梁抗弯刚度情况下,桥梁结构的竖向位移、竖向转角、梁端伸缩量、主缆缆力、桥塔顺桥向弯矩以及端吊索的活载索力幅等力学性能的变化规律。结果表明:当主梁抗弯刚度增大为原来的10倍时,桥梁结构的竖向位移、竖向转角、梁端伸缩量、主缆缆力、塔底顺桥向弯矩以及端吊索的活载索力幅最大分别降低38.9%、50.0%、13.5%、0.4%、13.2%、56.4%,主梁抗弯刚度对斜拉-悬索协作体系桥主梁竖向转角和端吊索的活载索力幅影响很大,对主梁竖向位移、梁端伸缩量、桥塔顺桥向弯矩的影响较大,对主缆最大缆力的影响较小。

斜拉-连续协作体系桥结构静力分析

以斜拉桥为主体的协作体系桥梁,具有美观丰富的造型、良好的受力性能、优良的使用功能和经济性能,在我国推广应用,本文以丰城剑邑大桥(斜拉-连续协作体系桥)为例,利用Midas/Civil建立了相同跨径的三种不同结构体系(斜拉-连续协作体系桥、连续梁桥、斜拉桥)的有限元模型,研究了三种不同结构体系在活载作用下的弯矩、挠度。研究表明:在同等跨径下,斜拉-连续协作体系桥与斜拉桥刚度较为接近,但都小于连续梁桥,说明斜拉-连续协作体系桥是介于刚性跟柔性的桥梁结构,斜拉-连续协作体系桥无论是从受力角度看、与周围环境协调性角度看还是从经济性看,都具有明显的优越性。

斜拉-连续协作体系桥结构动力分析

以斜拉-连续协作体系桥实际工程为例,利用Midas/Civil建立了相同跨径的三种不同结构体系(斜拉-连续协作体系桥、连续梁桥、斜拉桥)的有限元模型,首先分析了不同结构体系的自振特性,对比了上述三种不同结构体系的振型、自振频率特点。并对斜拉-连续体系桥进行了反应谱、时程响应分析,再将反应谱与时程分析的计算结果进行了对比分析。研究表明:①同等跨径下,连续梁桥、斜拉-连续协作体系桥、斜拉桥三种不同结构体系的第1阶振型的自振频率依次递减,斜拉-连续协作体系桥是一种刚柔并济的桥梁结构;②斜拉-连续协作体系桥主梁的抗扭刚度更大;③反应谱、时程分析的内力对比表明,整体上内力响应基本一致。

独塔斜拉-悬索协作桥合龙方案研究

文章依托某主跨2×638m独塔斜拉-悬索协作体系桥,结合不同合龙位置选择合适的合龙方案,研究独塔斜拉-悬索协作桥施工方案特点。基于正装分析法,采用非线性有限元软件对施工过程进行全过程模拟,针对设置在吊拉交叉区或交界处的合龙口位置,研究交叉区梁段的安装方法,通过施工可行性、难易程度对比,明确各方案、合龙位置受力特点与优缺点。结果表明,选择交叉区梁段合龙,调整吊索无应力长度即可完成合龙口线形调整,该过程结构受力良好,施工难度小。

温度作用下斜拉-悬索协作体系桥静力分析

目的研究斜拉—悬索协作体系桥温度作用下的静力行为,找出温度效应对其的影响规律.方法利用有限元软件ANSYS对金州海湾大桥建立了平面分析模型,分别考虑了体系温差、索梁塔温差、索塔日照、索梁日照4方面的影响,进行了成桥后的温度效应分析,并对比了自锚式和地锚式两种体系的结果.结果体系温差和索梁塔日照对两种体系内力和位移的影响较大,对主梁位移影响最大是索梁塔温差,对主塔位移和弯矩影响最大的则是体系温差.结论温度效应对斜拉—悬索协作体系桥的位移和内力均有一定的影响,在设计中成为不可忽略的因素.

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况,根据某实际工程,利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型,分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明:运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况;塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律,钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度;主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中,峰值达8.5 MPa;最大主压应力为16.8 MPa,均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下,塔-基钢混结合段受力安全。