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%.

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。

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。

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。

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。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方法提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法。运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行计算。计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁合理的成桥状态,并且计算得到的不变形预张力结果可以作为下一步的施工阶段分析计算的基础。

斜拉-悬索协作桥结合部合理设计研究

为了研究斜拉-悬索协作桥斜拉段和悬索段的合理过渡问题,基于琼州海峡跨海通道的主跨3 000 m协作桥方案,采用有限元方法,分析了协作桥结合部受力机理,并进一步研究了交叉吊索数量、过渡段主梁刚度等参数的影响。结果表明,协作桥结合部设计需解决端吊索稳定受拉、端吊索活载索力幅可控、以及主梁刚度过渡平顺3个关键难题;增设交叉吊索数量可以有效改善结合部受力性能,增加过渡段主梁刚度效果有限且成本较高。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥模型试验研究

鉴于自锚式斜拉-悬索协作体系桥结构新颖,目前世界上尚无先例,为了检验其设计及计算理论的正确性,探索自锚式斜拉-悬索协作体系桥的整体结构特性,以大连湾跨海大桥推荐方案为原型,制作1/100的试验模型,进行全桥静力和动力模型试验分析,试验结果与理论结果基本吻合.试验验证了理论计算的正确性,表明用现有的有限位移理论分析是安全可靠的.为实际工程的设计与力学性能研究提供依据.

斜拉-悬索协作体系桥的温度效应分析

对自锚式和地锚式2种斜拉-悬索协作体系桥进行了成桥后的温度效应分析,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,并对比了2种体系的结果.结果显示温度效应对2种体系内力和位移的影响都比较大,不同种类的温度效应对2种体系的影响程度也不相同,并对其原因进行了分析.

大跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥地震响应及减震控制分析研究

基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达365.12MN.m,对自锚式斜拉-悬索协作体系桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大42%,横向弯矩减小14%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小9%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小44%,主梁跨中弯矩和剪力减小41%,塔底纵向弯矩减小37%,达到减震效果.

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。

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.

自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥具有显著的几何非线性行为,且存在材料特性、几何尺寸的随机性.应用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合.针对一座大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥方案设计进行了非线性随机静力分析.讨论了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中挠度的影响.结果表明,结构随机性的影响较明显,主缆、斜拉索的材料、几何尺寸的变异对结构响应影响较大.

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥的概念设计

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥是一种崭新的桥型,它具有结构新颖,受力合理和工程造价低等优点,将会成为大跨径桥梁中具有竞争力的桥型。文章以大连跨海大桥为背景,介绍了该桥型的结构特点及概念设计。可为大跨径桥梁方案选择提供依据。

斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁结构参数变化对活荷载效应影响

基于线性二阶和非线性理论对一座多塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应进行对比分析,来确定合理的活载计算分析方法;在活荷载作用下,通过考虑不同的主梁、桥塔及主缆刚度等结构参数,来分析研究结构主要部件的控制截面受力情况。分析结果表明:采用线性二阶和非线性理论对比分析后,主跨160 m的斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应计算误差在5%以内,在工程中可采用线性二阶理论进行活载作用分析;在活载作用下,副塔及主塔刚度对结构受力性能影响较小,主梁和主缆刚度对结构受力性能影响较大,在同类桥梁设计中应给予足够重视。

斜拉-悬索管桥主缆及吊索更换施工控制分析

根据某斜拉-悬索组合体系输油管桥的病害情况、结构受力特点,采用有限元软件对结构进行三维空间有限元建模计算分析。通过对其主缆及吊索更换全过程进行现场施工监控,分析比较主缆及吊索的索力、油管高程改变量等理论值和实测值,评估主缆及吊索更换完成后桥梁结构状况。

大跨径斜拉-悬索协作体系桥动力分析

斜拉 -悬索协作体系桥作为一种新的超大跨径桥型 ,综合了悬索桥和斜拉桥的特点 ,国内外对这种桥型的研究尚少。本文根据空间有限元计算模型 ,对伶仃东航道斜拉 -悬索协作体系桥设计方案进行了模态分析 ,分析了斜拉 -悬吊协作体系桥的固有特性 ,讨论了不同主梁纵向约束方式和辅助墩的设置情况的影响 。

中央扣对斜拉-悬索协作体系桥力学性能的影响研究

为了解中央扣对斜拉-悬索协作体系桥力学性能的影响,以西堠门公铁两用大桥主桥(主跨1488 m斜拉-悬索协作体系桥方案)为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥有限元模型,分析无中央扣和有中央扣2种情况下,桥梁结构的自振特性、活载挠度、梁端纵向位移,以及索结构的活载轴力幅等力学性能的变化规律。结果表明:中央扣对斜拉-悬索协作体系桥的自振特性和活载挠度的影响较小,中央扣对梁端纵向位移的改善较明显,梁缝纵向伸缩量降低4.5%;设置中央扣改善了斜拉索和端吊索的活载轴力幅,但增加了跨中区域吊索的活载轴力幅,柔性中央扣比刚性中央扣在改善索结构活载轴力幅方面更为均衡。

斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态的确定

因其突出的优越性和竞争力使得斜拉-悬索体系桥在大跨桥型的工程中得到越来越多的应用，其合理成桥状态的确定是设计中要解决的一个重要的结构受力问题．目前针对斜拉桥和悬索桥成桥状态的确定方法已经比较成熟，但关于斜拉-悬索协作体系这种新桥型的成桥状态的确定方法还很少。本文结合ANSYS的优化模块．对斜拉-悬索协作体系桥成桥状态的确定进行分步计算．算例表明利用此方法能够得到该类桥型的合理成桥状态．