斜拉桥式吊模在泄洪闸长倒悬体中的应用

斜拉桥式吊模技术采用Ⅱ级钢筋作吊模拉条具有缩短工期、安全可靠、节省材料等优点。此技术在松花江大顶子山航电枢纽工程28孔泄洪闸长悬臂倒悬体施工中应用,获得良好效果。

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。

丹江口水库特大桥地锚式桥台设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,1号、4号桥台采用地锚式设计。基于桥台规模限制及结构耐久性考虑,地锚式桥台创新采用了空腔式箱形台身结构(由底板、墙身、盖板和锚台段主梁等组成)。桥台全长45.8 m、顶宽31.6 m,共设置18个空腔,采用矩形扩大基础。为实现传力平顺,地锚式桥台台梁过渡段台身采用肋墙式构造;为降低桥台整体应力水平、提升桥台的抗裂性能,在台身侧墙设置竖向预应力;为增强1号桥台的抗滑稳定性,在台身侧墙设置CFRP岩土锚杆,锚杆锚入中风化基岩。采用有限元法对地锚式桥台构造的受力性能及抗滑稳定性进行验证,结果表明:桥台总体应力分布均匀,台梁过渡段应力过渡平顺,桥台纵、横隔墙应力以压应力为主,并且关键部位有一定的压应力储备;1号桥台设置CFRP岩土锚杆后其抗滑稳定系数提升了20%以上。

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。

部分地锚式斜拉桥合理成桥状态二阶段确定法

研究部分地锚式斜拉桥受力特点及其合理成桥状态的确定原则,提出一种二阶段合理成桥状态下的索力确定方法.该方法采用刚性支承连续梁法确定成桥状态下的索力,并以影响矩阵法进行后续调整.根据该桥型受力特点制定了第2阶段的索力调整流程,对一座主跨1 218 m的混合梁部分地锚斜拉桥进行了计算.结果表明,按照第2阶段索力调整流程可较快确定出合理成桥状态下的索力.

无背索竖琴式斜拉桥合理结构体系分析

从无背索斜拉桥不同于常规的斜拉桥的受力特点出发,比较了无背索斜拉桥与常规直塔斜拉桥的力学行为差异。以长沙市洪山大桥——单索面竖琴式斜塔斜拉桥为工程背景,结合收集到的国内外目前已建和在建无背索斜拉桥的相关资料,参照Alamillo桥和其他同类桥型的相关资料,根据塔、梁、索的布置形式对其进行分类,并详细分析了各种类型的受力特性,为无背索斜拉桥的结构设计提供参考。

大跨度部分地锚式斜拉桥抗风稳定性参数研究

为了解大跨度部分地锚式斜拉桥的抗风性能,以一座主跨1 400m的部分地锚式斜拉桥方案为背景,采用大跨度桥梁三维非线性抗风稳定性分析方法,将地锚段主梁长度、辅助墩数量、主梁宽度和高度及桥塔高跨比等影响因素对结构自振频率、颤振临界风速和跨中处主梁位移的影响进行分析。结果表明:增大地锚段主梁长度、边跨设置辅助墩有利于提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移,但地锚段主梁长度和辅助墩数量存在最优合理值;增加主梁宽度可以有效提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移;增加主梁高度可以有效提高结构的颤振临界风速,但对自振频率和跨中处主梁位移影响不大;增加桥塔高度可以有效提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移。

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。

无背索竖琴式斜拉桥混凝土斜塔柱合理结构型式分析

无背索斜塔斜拉桥不同于传统的直塔斜拉桥,它是斜拉桥的一种特例,独特之处在于它不设背索,依靠塔柱的自重来平衡桥面恒载和活载,打破了传统直塔斜拉桥的设计理念,改善了桥梁结构和自然景观之间的关系,达到了斜拉桥造型优美独特的效果。以长沙市洪山大桥——单索面竖琴式斜塔斜拉桥为工程背景,参照A lam illo桥和其他同类桥型的相关资料,借助平面及空间有限元分析方法这一手段,从设计的角度通过改变一些重要的设计参数对无背索竖琴式斜塔斜拉桥之混凝土斜塔的合理结构型式进行了探讨,为同类型桥梁的设计提供参考。

槽形主梁非对称式独塔斜拉桥车桥耦合分析

以某大跨度采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥为工程背景,建立由斜拉桥和桥上通行列车组成的空间耦合振动分析模型,在建立槽形主梁模型时采用槽形薄壁梁段有限元法。根据势能不变值原理及形成桥梁结构矩阵的"对号入座"法则,导出该车桥系统的空间振动矩阵方程,计算CRH2列车以不同速度通过该桥时的桥梁及车辆振动响应,并对不同车速下桥梁响应的变化规律进行研究。计算结果表明:采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥具有足够的横、竖向刚度,CRH2列车以不同速度驶过桥梁时,各项振动响应输出值均在限值以内,桥梁整体动力性能良好,列车过桥时的走行性亦能很好地满足。

超大跨度部分地锚式斜拉桥抗震结构体系研究

为探索大跨度部分地锚式斜拉桥的适宜抗震结构体系,以1400 m主跨的部分地锚式斜拉桥设计方案为工程背景,采用多振型地震反应谱方法进行E1地震作用下结构的地震反应分析,揭示超大跨度部分地锚式斜拉桥地震反应的特性。在此基础上,分析地锚段主梁长度、主梁宽度、主梁高度、桥塔高跨比、地锚索倾角、辅助墩数量和塔梁连接方式等主要结构设计参数对结构地震反应的影响,结合结构静力性能和稳定性探讨其合理取值。结果表明:水平地震作用下桥塔和主梁的地震反应显著,而桥塔的地震内力显著大于主梁,是结构抗震设计的关键构件,同时应特别重视桥塔的塔底和塔梁交接处、主梁的塔梁交接处和边跨辅助墩处等截面的抗震设计;当地锚段主梁长度和主跨之比约为0.3,采用较宽的主梁并增大其高度,桥塔高跨比约为0.2,采用较大的地锚索倾角,边跨设置1~2个辅助墩以及采用全漂浮体系时,大跨度部分地锚式斜拉桥具有良好的整体结构性能。

超大跨度部分地锚式斜拉桥抗震性能研究

以1 400 m主跨的部分地锚式斜拉桥设计方案为工程背景,分别采用多振型地震反应谱方法和非线性时程分析法进行E1和E2地震作用下结构的地震反应分析,揭示超大跨度部分地锚式斜拉桥地震反应的特性以及结构非线性效应对其地震反应的影响。在此基础上,对相同主跨的全自锚式斜拉桥进行结构动力特性和地震反应的对比分析。结果表明:水平地震作用下桥塔和主梁的地震反应显著,桥塔的地震内力显著大于主梁,是结构抗震设计的关键构件,同时应特别重视桥塔的塔底和塔梁交接处、主梁的塔梁交接处和边跨辅助墩处等截面的抗震设计;结构几何非线性效应对结构地震反应影响显著,特别是在E2地震作用下,超大跨度部分地锚式斜拉桥地震反应分析宜采用非线性时程分析法;与相同主跨的全自锚式斜拉桥相比,边跨部分斜拉索改为地锚后,结构刚度和自振频率增大,桥塔的地震反应和主梁的纵向位移均显著减小,改善了结构的整体抗震性能,超千米主跨斜拉桥更适宜采用部分地锚式结构形式。

地锚式斜拉桥换索过程中无轴力铰受力分析

跨中无轴力铰作为在地锚式斜拉桥中使用的新技术,其受力非常复杂,为确保该结构在换索过程中处于安全状态,以地锚式混凝土斜拉桥--郧县汉江大桥的换索及维修工程为背景,采用有限元软件Abaqus建立无轴力铰实体模型,在Midas/Civil全桥模型的基础上,考虑换索时的实际工况,分析换索过程中无轴力铰受力性能以及安全性。结果表明:整个换索过程中无轴力铰结构都处于安全状态,但温度的作用对跨中无轴力铰结构受力的影响不容忽视。

无背索曲梁式斜拉桥索力张拉装置设计

无背索斜拉桥因其结构合理、造型优美,逐渐成为城市桥梁中的新宠。其中斜拉索起到实现主梁和索塔间荷载传递并将结构联结成整体的重要作用,因此索的张拉施工尤为关键。通过分析夏驾河步行桥结构形式的特点,指出传统张拉装置在该桥施工过程中可能遇到的问题,提出了一套完整的索力张拉装置,详细介绍了各组成部分的作用,总结了该张拉装置在现场施工中表现出的优点,为今后类似曲梁式斜拉桥的拉索张拉提供了借鉴和参考。

外倾式矮塔斜拉桥Y型主塔结构优化及参数研究

为探讨外倾式双索面PC矮塔斜拉桥主塔合理结构设计问题,运用ANSYS10.0有限元分析软件对矩形实体结构进行了数值模拟分析。通过对模型进行拓扑法优化设计得到了结构初始模型,然后运用Midas Civil有限元软件建立了矮塔斜拉桥全桥的杆系模型。根据结构的实际功能并考虑结构的纵向刚度、横向刚度、稳定性对桥塔进行了参数敏感性分析,得到外倾式双索面主塔结构设计的最优方案。敏感性分析的参数分别为Y型主塔横桥向外倾角度、主塔肢间距、纵桥向塔身厚度、下塔柱纵桥向桥塔塔身坡率。分析结果表明:主塔施工完成阶段随着主塔外倾角度的增大,主塔上塔柱根部的弯矩与横桥向应力均有所增加,同时主塔肢间距对主塔施工完成阶段与成桥阶段的"上、中横梁主塔段"应力均影响较大;当主塔施工至最大悬臂状态时,纵桥向塔身厚度的增加可以明显提高主塔结构的稳定性,同时值得注意的是在主塔厚度不变的情况下,随着塔身坡率的增加,主塔结构1~4阶振型的稳定安全系数均降低,相对于纵桥向塔身厚度的变化,其对主塔结构稳定性效应的影响要小。建议在保证结构最大刚度的前提下,Y型主塔设计为左右两肢且两肢间设置3道横梁的结构,并考虑主塔两肢外倾及主梁从上横梁上通过。

无背索竖琴式斜拉桥拉索索力敏感性分析

以长沙市洪山大桥为工程背景,对洪山桥换索或断索进行了理论计算分析。采用频率法弦振理论简化计算索力的公式对洪山桥斜拉索在挂索期间的索力进行了测试和计算,根据测试及计算结果详细地分析了无背索竖琴式斜拉桥索力的变异性和敏感性。

格构式钢塔斜拉桥动力测试及动力影响分析

为研究格构式钢塔斜拉桥的动力特性,以宝鸡市陆港大桥为背景,采用脉动测试法对桥梁的动力特性现场测试,与有限元模型值进行对比分析;在此基础上,分析主塔刚度、主梁刚度、边跨辅助墩、主塔高度等参数变化对该桥动力特性的影响。结果表明:实测模态振型与理论振型基本一致,实测频率值略大于理论值;格构式钢塔斜拉桥塔梁振型容易被同时激发,互相耦合,互相牵动,不利于抗震;桥塔整体扭转刚度大,有利于提高结构的抗风能力;边跨辅助墩可以大幅提高桥梁纵向刚度和竖向刚度,能增强结构抗风性能,并提高行车舒适性;就其动力特性方面,此种桥型最佳索塔高跨比介于1/3~1/2.5之间。

自锚式悬索-斜拉桥吊装施工方法及其性能分析

浙江东苕溪大桥采用(75+228+75)m自锚式空间索形悬索-斜拉体系,该桥采用"先缆后梁"方案施工,以避免施工期对航道的干扰。针对该桥"先缆后梁"吊装施工,在已有临时固结法的基础上,提出了塔梁临时锚固法,即施工中通过边跨加劲梁和塔梁临时锚固装置(由格栅架、传力撑及竖向限位装置组成)将主缆水平力传递给桥塔基础来实现中跨加劲梁的吊装施工,待加劲梁合龙后,通过合龙口间隙调整装置(由反力牛腿和千斤顶组成)调整合龙口间隙,将主缆水平力再从桥塔基础平稳地转移到加劲梁,完成体系转换。为保证塔梁临时锚固装置和桥塔基础的受力安全,采用有限元法对其进行受力分析,结果表明,塔梁临时锚固装置及桥塔基础的受力均满足规范要求。

地锚式独斜塔斜拉桥地锚箱位置的参数研究

以贵州省内已建成的地锚式独斜塔斜拉桥为研究背景,运用有限元分析软件MIDAS-CIVIL建立有限元模型,对地锚箱位置进行参数分析。不同地锚箱位置,必然对斜拉桥的主梁内力、挠度和塔顶侧移等产生不同的影响。同时从力学角度分析了地锚索的材料用量,引入材料单价,得到地锚索的材料总造价,并对地锚箱位置进行优化分析。分析结果表明:地锚箱位置对结构静力特性及地锚索材料用量有很大的影响,且其合理位置控制在0.50~0.65的主跨长度时结构的受力性能和经济性较优。

某独斜塔地锚式预应力混凝土(PC)斜拉桥塔柱倾角优化分析

为了研究独塔地锚式预应力混凝土(prestressed concrete,PC)斜拉桥塔柱倾角的合理取值范围,采用非线性回归的方法,通过对某斜塔柱进行受力分析,得到最小塔柱倾角近似计算公式;推导拉索、锚碇、主梁、主塔的材料用量计算公式,并引入材料单价系数,对总造价与塔柱倾角及地锚背索倾角的关系进行分析,得到经济塔柱倾角近似计算公式.结果表明:独斜塔地锚式PC斜拉桥最小塔柱倾角随主跨边索倾角的增大而增大,随轴力作用下容许压应力绝对值的增大而减小;经济塔柱倾角受地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力的影响,地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力绝对值越小,经济塔柱倾角越大;地锚背索倾角在一定范围内,总造价随塔柱倾角的减小先减小后增大,减小地锚背索倾角,可降低总造价;塔柱倾角a不宜小于60°,地锚背索倾角θ不宜小于43°.