5000 m级琼州海峡空间混合缆索悬索桥的抗风研讨

研究目的:以5000 m级琼州海峡超大跨径悬索桥为工程背景,在平行钢丝缆索悬索桥的基础上,增加双曲抛物面碳纤维缆索网,形成超大跨径双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的新结构体系,建立Midas有限元分析模型,进行动力模态特性分析研究,验证双曲抛物面空间混合缆索悬索桥是否具有良好的抗风稳定性。研究结论:(1)平行钢丝缆索承担竖向荷载,双曲抛物面碳纤维空间缆索提高超大跨径海峡悬索桥的空间刚度,两组缆索混合使用,优势互补;(2)双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的扭转频率和扭弯频率比显著提高,平行钢丝缆索悬索桥的颤振临界风速为23.35 m/S,双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的颤振临界风速为78.34 m/S;(3)设置临时性附加抗风缆索后,其颤振临界风速可以达到104.6 m/S;(4)双曲抛物面空间混合缆索体系和临时性附加抗风缆索两种技术措施,可从根本上解决5000 m级琼州海峡超大跨径悬索桥的抗风稳定性问题。

5000m级空间混合缆索悬索桥的构形研讨

本文针对5000m级超大跨径海峡悬索桥的设计,依据双曲抛物面的直纹曲面特性,提出双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的新结构体系,改革传统平行缆索悬索桥结构,增加碳纤维双曲抛物面空间缆索网,平行钢丝缆索承担竖向荷载,双曲抛物面形碳纤维空间缆索提高海峡悬索桥的空间刚度,二组缆索混合使用,优势互补,协同工作。结合5000m海峡悬索桥的工程背景,开展双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的构形研究,建立ANSYS有限元分析模型,进行结构内力及动力模态特性分析研究,研究表明:双曲抛物面空间混合缆索悬索桥具有良好的空间刚度及抗风稳定性,其扭转频率和扭弯频率比显著提高,大幅度提高了颤振临界风速,从根本上解决了5000m级大跨径海峡悬索桥抗风稳定性问题。

两种5000 m直纹曲面混合缆索悬索桥的模态特性

研究目的:本文针对5000 m级超大跨径海峡悬索桥的需求,依据二次直纹曲面方程,提出单叶双曲面混合空间缆索悬索桥和双曲抛物面混合空间缆索悬索桥两种新桥型,开展空间混合缆索悬索桥的几何构形研究,建立ANSYS有限元分析模型,研讨空间缆索悬索桥的动力模态特性,探索空间缆索悬索桥结构的技术优势,解决超大跨径悬索桥颤振抗风稳定性的技术难题,为将来建造5000 m级超大跨径海峡悬索桥提供参考。研究结论:(1)混合空间缆索悬索桥中的钢丝缆索和碳纤维空间缆索协同工作,其扭转振型比平行悬索桥出现得晚得多,扭转频率和扭弯频率比有很大的提高,颤振临界风速有很大的提高;(2)平行悬索桥、单叶双曲面空间缆索悬索桥和双曲抛物面空间缆索悬索桥的第一阶正对称扭转频率分别为0.07988 Hz、0.19840 Hz和0.15578 Hz,扭弯比分别为1.22、2.88和2.35,颤振临界风速分别为:Vcr^p=20.83 m/s、Vcr^d=91.21 m/s、Vcr^s=71.18 m/s;(3)两种空间混合缆索结构体系具有良好的抗风稳定性,可为将来建造5000 m级超大跨径悬索桥开辟一条新的思路。

500m级双曲抛物面空间缆索人行悬索桥探讨

本文依据超大跨径人行悬索桥的抗风稳定性要求,提出一种卵蛋拱形桥塔的双曲抛物面空间缆索人行悬索桥结构体系,平行缆索承担竖向荷载,双曲抛物面碳纤维空间缆索和抗风缆索的两套缆索体系提高抗扭刚度,协同工作,优势互补,大幅度提高空间刚度,可从根本上解决特大跨径(500m)人行悬索桥抗风稳定性问题。

拱型中央扣对大跨径马鞍面空间索网悬索桥动力模态影响

在超大跨径马鞍面混合空间缆索悬索桥基础上,提出一种刚柔并济的提篮拱状钢管混凝土拱型中央扣结构方案,以提高超大跨径悬索桥结构的空间刚度。结合规划中的5000m级琼州海峡大桥,建立ANSYS有限元分析模型,开展提篮拱状钢管混凝土拱型中央扣对马鞍面空间索网悬索桥动力模态特性影响研究。研究表明:提篮拱状钢管混凝土拱型中央扣代替柔性中央扣,提高了超大跨径悬索桥的结构整体性,相比柔性中央扣,提篮拱状钢管混凝土拱型中央扣能够有效提高悬索桥的反对称振型频率。

双曲抛物面混合缆索空间悬索桥抗风稳定性分析

提出主跨为4000 m的双曲抛物面混合缆索空间悬索桥的概念设计方案,利用有限元软件ANSYS建立双曲抛物面混合缆索空间悬索桥的计算模型,并与平行主缆悬索桥进行对比分析,研究双曲抛物面混合缆索空间悬索桥的抗风稳定性。研究结果表明,相对于平行主缆悬索桥,双曲抛物面混合缆索空间悬索桥在竖弯频率、扭转频率、扭弯频率比、静风稳定性及颤振稳定性等方面的性能均有很大提升,双曲抛物面混合缆索空间悬索桥的缆索抗风稳定性优势明显。

5000m级海峡悬索桥抗风稳定性的设计研究

为解决5 000 m超大跨径海峡悬索桥的抗风稳定性问题,文中提出双曲抛物面空间混合缆索体系的超大跨径悬索桥。平行钢丝缆索承担竖向荷载,双曲抛物面形碳纤维空间缆索提高悬索桥的抗扭刚度,启用临时抗风缆索抵御百年一遇超级强台风。研究表明,5 000 m级双曲抛物面空间混合缆索悬索桥的颤振临界校验风速为71.78 m/s,启用临时辅助抗风缆后,颤振临界风速数值可以达到104.5 m/s,可从根本上解决5 000 m级超大跨径悬索桥的抗风稳定性问题。