斜拉-悬吊协作体系桥的颤振稳定性研究

运用多模态颤振有限元分析方法 ,分别从悬索的矢跨比、吊跨比、斜拉索索面布置形式、边跨辅助墩的设置以及桥面主梁构成等设计参数着手 ,对主跨 14 0 0m的斜拉 -悬吊协作体系桥进行了颤振稳定性分析 ,指出了影响斜拉 -悬吊协作体系桥颤振稳定性的关键设计参数 ,并从抗风性能角度探讨了斜拉 -悬吊协作体系桥的合理结构型式。

大跨度自锚式斜拉-悬吊协作体系桥模型试验研究

某跨海大桥主通航孔为主跨800 m的自锚式混合梁斜拉-悬吊协作体系桥,通过模型试验对该新桥型的静力性能和动力特性进行了详细的研究,与基于有限元理论的计算结果进行了对比,试验结果与理论结果相吻合;分析了辅助墩、混合梁对该体系的动力影响:边跨增设辅助墩后,协作体系的各阶频率都有所增大,能改善协作体的1阶竖弯和1阶侧弯频率,能抑制桥梁在风载作用下的侧向位移;采用混合梁结构形式,使主梁自振频率均增加,提高了全桥的竖弯和横弯刚度,为自锚式斜拉-悬吊协作体系桥的设计和力学性能研究提供参考依据。

斜拉-悬吊协作体系桥工程应用及特点分析

斜拉-悬吊协作体系桥吸收了斜拉桥和悬索桥的优点,具有超大跨越能力。文中对该桥型特点及工程适用场合作了全面总结。收集了世界各地36座斜拉-悬吊协作体系桥设计方案和实桥资料,对其地域分布、发展历程、跨径、工程应用情况进行了统计。分析结果表明,对于斜拉-悬吊协作体系桥,我国提出的设计方案最多,而美国建造实桥最多,主跨超过1 000 m的超大跨径设计方案约占一半,近年来发展迅速,应用前景广阔。

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥动力分析

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥是一种新近出现的国内外研究尚少的桥型.以大连港航道桥设计方案为背景,利用空间有限元模型通过与地锚式桥的动力特性对比分析,得出大跨径自锚式斜拉-悬吊协作体系桥具有主梁竖向弯曲振型总是优先出现等新的动力特点;针对主跨主缆易于振动的特征提出了采用斜向交叉拉索的抑振措施,并给出其最优设置位置为0.287 5跨度处;利用反应谱方法对该桥型的动力性能初步匡算表明,该新型体系桥的地震响应较大,其抗震设计应引起足够的重视.

斜拉-悬吊协作体系桥地震反应分析

为研究斜拉-悬吊协作体系桥的抗震性能,以一座主跨1 400m的斜拉-悬吊协作体系桥方案为背景进行分析。采用MIDAS Civil建立桥梁三维有限元模型,采用地震反应谱和时程分析方法进行水平和竖向地震作用下结构的地震反应分析以及结构非线性对地震反应的影响分析,并通过与相同主跨悬索桥和斜拉桥方案地震反应的对比,探讨斜拉-悬吊协作体系桥在超大跨度桥梁中的适用性。结果表明:在水平地震作用下,斜拉-悬吊协作体系桥塔、梁结合处的主梁和塔柱以及塔底截面产生最大内力,应重视这些关键截面的抗震设计;斜拉-悬吊协作体系桥的抗震性能介于斜拉桥与悬索桥之间,更偏向于悬索桥,比斜拉桥优越,适用于主跨超千米的大跨度桥梁。

斜拉-悬吊协作体系桥抗震性能参数分析

以一座1400m主跨的斜拉-悬吊协作体系方案桥为工程背景，采用多振型地震反应谱方法，对其进行水平地震作用下的结构地震反应分析，揭示主缆矢跨比、吊跨比、边跨长度、辅助墩设置、主梁支承方式和主梁结构形式等结构设计参数对地震反应的影响，并提出各结构设计参数的合理取值．结果表明：当主缆矢跨比取为1／10、吊跨比为0．4～O．5、采用短边跨并设置辅助墩、半漂浮体系、桥面主梁采用混合梁时，斜拉一悬吊组合体系桥可以获得比较好的抗震性能．

CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥的动力特性及地震响应分析

采用非线性有限元法,对主跨800 m的CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥的动力特性及地震响应进行了计算,并与钢索斜拉-悬吊协作体系桥进行对比分析.结果表明：此跨径下的斜拉-悬吊协作体系桥前10阶自振频率为0.1-0.7 Hz,振型表现出明显的三维性及相互耦合等特点;CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥振型相同的各阶自振频率,高于相同结构布置形式的钢索体系桥,表明将传统钢索替换为CFRP索有利于结构抵抗低频激励;在地震波作用下,CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥的位移响应值与钢索桥接近,但内力响应值较钢索桥小;在响应的衰减速度方面,CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥衰减速度较钢索桥快,在抗震性能上具有一定优势.

斜拉-悬吊协作体系桥动力响应分析

文章以自锚式斜拉-悬吊协作体系桥为工程背景,对这一新型结构体系的动力特性进行研究,建立空间有限元计算模型进行动力分析,得出结构的基本周期和振型,在此基础上得出其动力特性的特点。

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉-悬吊协作体系是一种新型桥梁结构形式,存在着抗风稳定性等技术难题.采用计算缆索承重桥静风响应的方法,研究了金州海湾大桥方案桥在静风作用下,主梁初始攻角与附加攻角、桩基础刚度、缆索体系风荷载和拉索分段对主梁和桥塔静风位移的影响.研究结果表明:附加攻角对方案桥的静风位移影响不大;如果不考虑桩基础刚度的影响会严重低估结构的侧向位移;在缆索体系风荷载作用下的侧向位移占总体位移的20%左右.

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥梁动力性能

讨论了自锚式斜拉-悬吊协作体系在主梁、辅助墩及主塔基础等不同约束方式下结构动力特性。通过分析得出该体系桥梁自振周期长,振型密集且振型间相互耦合;缆、塔、梁共同参与振动,提高了结构的扭转频率,结构的抗风稳定性较好;加劲梁受到主缆水平分力和斜拉索水平分力的共同作用,降低了结构的弯曲刚度,需加大截面尺寸;桥梁各阶振型频率随主梁弹性约束刚度的增加而增加,一阶纵飘频率受弹性约束刚度影响比较显著,其他振型频率影响较小;通过设置边跨辅助墩,可以提高协作体系的结构刚度,增加各阶振型的频率;主塔对结构动力特性的影响取决于基础对塔底的约束强度,当群桩基础足够强大时,其自振频率仅略小于沉井、沉箱基础。

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥抖振响应影响因素分析

基于模拟的随机脉动风速场,以主跨800 m的大连港航道桥为背景,详细分析几何非线性、侧向气弹效应、缆索上的脉动风、气动导纳等因素对自锚式斜拉-悬吊协作体系桥抖振响应的影响,总结该新型体系桥抖振响应的特点。结果中需特别指出,与普通悬索桥不同的是,缆索上的脉动风引起了主缆的振动并与主梁产生耦合振动,且对主梁的扭转位移也产生了显著的影响。

斜拉-悬吊协作体系桥梁拉索更换技术

由于斜拉-悬吊协作体系桥梁索结构的锈蚀、断裂等病害会严重影响桥梁结构的安全性和耐久性,通过对乌江大桥拉索更换工程的跟踪,重点探索和研究了斜拉-悬吊体系桥梁拉索更换的相关技术要领和监控方法,为斜拉-悬吊协作体系桥梁拉索或吊索的正确、及时更换,以及该桥型的设计和加固维修提供参考依据。

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。

斜拉-悬吊体系管桥换索与调索分析

结合某斜拉-悬吊体系管桥换索监测与索力调整的工程实践,在分析换索后全桥结构性能的基础上,阐述管桥索力调整的原则与方法。结合平面杆系有限元模型和索力调整的矩阵方法,采用试算法确定索力调整方案,并监测、分析换索后的管道应力、变形及斜拉索索力。结果表明:对于斜拉-悬吊体系管桥类非线性的超柔性结构,考虑结构大变形的非线性影响,有限元模拟、索力测量和调整等方法具有工程实用性,且调索应以使全桥结构受力更趋合理为目的,调索后管道的线形变化符合要求,换索施工前管桥不合理的受力状态及管道异常线形得到改变。

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。

斜风下斜拉-悬吊组合体系桥静风稳定性研究

采用斜风作用下结构三维非线性静风稳定性分析程序(3DNASA-SW),以主跨1400 m的斜拉-悬吊组合体系桥设计方案为工程背景,进行了斜风作用下的静风稳定性分析,揭示了斜风作用对斜拉-悬吊组合体系桥静风稳定性的影响。分析结果表明:与法向风情况类似,斜拉-悬吊组合体系桥的静风失稳为主梁竖向弯曲和扭转耦合主导的失稳形态,斜风作用不会影响其静风失稳形态;随风偏角增大,斜拉-悬吊组合体系桥静风失稳临界风速并非呈现如斜风分解法所述的余弦变化趋势,其最小值大多出现在斜风作用情形。程序与斜风分解法计算结果的差异率为-11.7%~2.9%,且以负值为主,斜风分解法将高估斜拉-悬吊组合体系桥的静风稳定性;斜风作用对斜拉-悬索组合体系桥的静风稳定性存在着正负影响,影响率为-4.7%~9.5%,尤其要注意非负攻角下较大风偏角斜风作用的不利影响。为准确预测斜拉-悬吊组合体系桥的静风稳定性,必须采用考虑静风荷载和结构非线性的斜风作用下结构三维非线性静风分析方法。