复合空间索对大跨度铁路悬索桥横向刚度影响的研究

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度,提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后,基于材料有效利用率和静力分析,对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后,采用风-车-桥耦合振动分析法,基于行车性能得到了桥梁横向挠跨比限值,分析了主、副斜拉索对横向挠跨比限值提升率的影响。结果表明:基于材料有效利用率,主斜拉索与加劲梁的锚点位置宜设在1/4主跨附近,且主斜拉索的地表锚点、加劲梁锚点与桥塔的垂直距离相等时最优,每组复合空间索中副斜拉索设置1根即可;在复合空间索的最优布置形式下,桥梁横向挠跨比可降低14.18%,横向挠跨比限值可提升16.79%。

单边空间索面曲梁独塔悬索桥主缆线形分析

目前空间索面悬索桥主缆成桥线形分析方法需要进行复杂的主缆微分方程求解,具有约束方程形式复杂、迭代收敛性受初值影响大等不足.为解决主缆线形求解过程收敛性问题,本文借鉴等代梁法思路,推导得到外荷载与主缆线形的几何关联方程,并进一步构造出求解空间主缆线形的两阶段分析方法:在粗算阶段,通过解耦处理将初值要求降到最低,得到“具有足够精度且确保收敛”的结果,作为精算阶段初值;在精算阶段,采用迭代计算得到空间主缆线形精确解.通过人行悬索桥算例验证两阶段分析方法的可行性和有效性,并使用有限元软件验证计算成果精度.研究成果表明:本文所提出的方法对初值要求低,无需专门构造初值,迭代循环剔除了变形相容条件及无应力长度计算,求解效率更高,并且能快速收敛得到主缆线形精确解,适用于单边空间索面曲梁独塔悬索桥主缆成桥线形分析.

空间索面独塔钢箱梁斜拉桥索力优化

空间索面斜拉桥由于结构特殊性,索力相互影响复杂,其合理成桥索力以及施工张拉力调整是需要解决的关键问题.为对以上问题进行研究,以石家庄市学府路斜拉桥为工程背景,将结构的弯曲和拉压应变能之和最小作为目标函数,通过控制主梁的挠度、弯矩和斜拉索索力等条件,采用影响矩阵法求解了成桥索力.结合钢箱梁斜拉桥先梁后索的施工特点,研究了不同斜拉索张拉方案的可行性.结果表明,求解得到的最优索力与设计索力误差很小,索力分布合理;通过正装迭代法求解得到不同方案的斜拉索张拉力及成桥索力,分析确定了最优的斜拉索张拉方案,为工程实际提供参考.

空间索面斜拉桥宽幅混凝土主梁施工关键技术

混凝土梁斜拉桥在我国得到了广泛应用,主要因为它们具有相对较低的工程造价、较高的抗风性能,以及成桥后维护费用低等优点。本文以A大桥为例,具体阐述了空间索面斜拉桥宽幅混凝土主梁施工关键技术,以期为类似的大型桥梁工程提供参考和借鉴。

空间索面地锚式悬索桥结构行为研究

为研究空间索面地锚式悬索桥结构行为,以主跨610 m的空间索面地锚式悬索桥——重庆市郊铁路跳磴至江津线跨江轨道专用桥为背景,采用SNAS软件建立大桥有限元模型,分析主缆横向矢跨比、主缆弯扭刚度对结构受力特性的影响以及施工期间空间索面线形变化规律。结果表明:随主缆横向矢跨比增大,结构竖向刚度基本不变,横向刚度提高;主缆弯扭刚度仅对成桥状态近塔处主缆局部线形及少数吊索索力有所影响,对结构整体受力基本无影响;施工期间以空缆状态为基准进行索夹定位和横向预偏角放样时需考虑主缆转动角的影响,而以主缆横向对拉后状态为基准则可不考虑;采用5对拉杆张拉主缆进行横向定位可有效控制主缆横向位置及吊索横向倾角接近成桥状态。

考虑吊索拉伸效应的空间索面自锚式悬索桥无量纲连续体动力模型

连续体动力模型是连续参数化分析与健康监测基准校核的重要工具;缆-索的空间耦合性、各子系统间的内部自平衡性与弹性协调性,是制约空间索面自锚式悬索桥进行高精度自由振动连续体建模和求解的核心因素。该文拓展挠度理论至振动形态,推导考虑吊索拉伸效应的缆-索-梁空间耦合变形方程与考虑自平衡性的相容方程,建立可考虑吊索拉伸的自由振动连续体模型,并将其无量纲化以便于识别控制动力特性的特征参数。采用伽辽金方法将连续体模型转换为矩阵形式求解其模态频率与振型。分别利用文献的平行索面自锚式悬索桥算例与空间索面自锚式悬索桥有限元模型来验证该文方法的精确性与普适性,并对关键特征参数进行敏感性分析。研究表明:吊索相对弹性轴向刚度对主梁相对弹性抗弯刚度较为敏感,是否考虑吊索拉伸效应将影响高阶次模态频率,尤其影响反对称模态;空间索面倾角对模态频率影响微弱,高阶次频率基本不受其影响;主梁相对弹性抗弯刚度显著影响模态频率,且会导致模态交叉现象的产生,主缆弹性刚度仅对低阶次对称模态频率有轻微影响。综上,考虑吊索拉伸的连续体模型更为准确,既可对动力特性进行连续参数化分析,又可作为基准解析模型为初步设计、模型修正与损伤识别提供必要前置数据。

空间索面斜拉桥宽幅混凝土主梁施工关键技术

混凝土梁斜拉桥因其工程造价相对较低,自重大抗风性能较好,成桥后的维护费用较低,在我国已广泛应用。随着桥梁景观效果的要求提升,近年来空间曲线异形主塔出现多座,此类斜拉桥斜拉索梁端和塔端锚点空间位置变化大,不仅增加了索塔的施工难度,同时也带来主梁施工难度增加。水东湾大桥为空间曲线异形索塔宽幅混凝土梁斜拉桥,三跨连续半漂浮体系结构,主梁采用PK断面形式,通过复合式前支点挂篮设计等技术攻关,解决了主梁施工一系列难题,保障了主梁施工质量,主梁标准节段施工循环周期10d,工效较高。

力密度法在空间索面人行悬索桥主缆找形分析中的应用

在空间索面人行悬索桥的主缆找形分析中,采用力密度法建立结构平衡方程的节点坐标系,经过多次迭代求解出控制条件下主缆的目标线形。以某空间索面人行悬索桥为基础设计,通过Matlab编程计算主缆线形,对计算结果采取Midas/Civil有限元软件建立空间三维模型并进行自平衡验证和位移分析,结果表明力密度法适用于空间索面人行悬索桥的主缆找形问题并满足工程精度要求,且具有收敛稳定、高效率和高精度的特点。

单面双空间索面部分斜拉桥关键技术分析——以什川黄河大桥为例

什川黄河大桥为双塔三跨单面双空间索面预应力混凝土部分斜拉桥,文章以其为研究对象,分析其结构特征与设计经验,以期提供单面双空间索面部分斜拉桥关键技术参考。分析该桥主梁截面构造及基于索力与预应力优化的斜拉索合理成桥状态,发现该项目基于部分斜拉桥的力学特性,首次提出用钢-混斜撑杆解决单箱断面长悬臂设计问题。

空间索面悬索桥成桥线形的Marquardt修正最小二乘法计算

空间索面悬索桥线形计算由于吊杆和主缆的相互耦合而非常复杂,采用传统的影响矩阵法收敛困难.基于Marquardt修正的最小二乘法,为空间索面悬索桥线形计算提出一种新的解析算法,编制了相应的Matlab程序,并以某三跨空间索面悬索桥为例进行了验证.结果表明:此方法较影响矩阵法收敛精度高,对初值要求低,具有明显的优越性.

多点输入下大跨空间索结构的虚拟激励法

采用虚拟激励法分析大跨空间索结构的随机地震响应,从结构节点位移响应方差和加速度功率谱两个方面考查了一致输入与非一致输入下结构响应的差异,得出了一些重要结论。同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,对于分析振型密集的大跨空间索结构在多点输入下的地震响应是很适合的。

空间索面自锚式悬索桥主缆横向位移及索夹横向偏转角的试验研究

广州猎德大桥主桥是一座独塔、双跨、空间索面的自锚式悬索桥,跨度达480 m。为研究该桥的空间主缆在吊索张拉过程中及二期恒载作用下,主缆横向位移和索夹横向偏转角度的变化规律,进行了1∶10大比例的全桥模型试验,通过试验数据及空间有限元模型分析,得出一些有益于原型桥梁的施工及设计的结论。

单塔空间索面自锚式悬索桥悬吊结构安装与体系转换

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,该桥体系转换是通过对吊索进行3轮循环张拉与几轮循环索力调整来完成,主要介绍悬吊结构(索夹与吊索)安装及体系转换技术。

环形平面空间索桁张力结构的预应力设计

针对大跨度肋环型索桁张力结构在不对称荷载作用下变形较大且易发生整体扭转失稳的弱点,提出了一种新的结构体系———环形平面葵花型空间索桁张力结构.考虑该结构几何拓扑复杂、多自应力模态与机构位移模态的特点,应用平衡矩阵理论与奇异值分解算法,通过模态矩阵的分解组合方法,给出一种具有一定普遍意义的预应力优化策略,使多自应力模态结构体系的最终可行预应力分布求解得以简便的实现.对3种不同形式空间索桁张力结构算例的可行预应力分布进行了设计.结果表明,该结构体系具有良好的力学性能;其预应力优化策略算法简便,具有较强的通用性.

空间索面悬索桥空缆线形分析

空间索面悬索桥的鞍座曲线对空缆线形分析有较大的影响,若还是采用虚焦点法分析空缆线形将会得到不准确的结果。采用两种方法分析空缆线形的鞍座影响:解析迭代法在鞍座曲线上找切点分析空缆线形;基于ANSYS有限元软件准确模拟主缆与鞍座的接触关系分析空缆线形。两种方法的计算结果完全一致,均可作为空间索面悬索桥空缆线形的计算方法。

空间索杆式展开结构的动力学研究与分析

本文针对空间索杆式展开结构的特点,利用多刚体动力学的研究成果建立展开过程分析的动力学模型,分析了约束方程及其雅可比矩阵的形成,结合系统的约束方程来分析机构的运动状态,最后对系统的机构单元进行数值仿真计算,得到了对伸展臂的指标确定和设计有重要指导意义的数值分析结果.计算结果表明,文中结构模型的设计方案是可行的.

空间索面悬索桥主缆线形计算理论探讨

将平行索面悬索桥中使用的分段直线、分段抛物线和分段悬链线理论推广到空间索面悬索桥,并分别编制了Matlab运算程序,然后运用Midas/Civil有限元软件进行验证。几种理论计算结果对比分析表明:重量沿跨度分布的分段抛物线理论误差随着跨径增大而增大,而重量沿弦长均布的分段抛物线理论、分段直线理论及分段悬链线理论误差较小,可以在中小跨径空间索面悬索桥的设计和施工中采用。

空间索面自锚式吊桥索股下料长度求解方法及敏感性分析

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型,考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度得到各索股的真实索长。算例表明恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小;同一索股内钢丝长度差值最大为6.75cm。结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量。

强/台风作用下大跨空间索桁体系现场风压风振实测研究

为保证我国东南沿海地区大跨预应力柔性体系的抗风安全性,并为规范规程的进一步修订做准备,建筑工程学院针对强/台风多发地区实际、典型大跨空间索桁体系-乐清"弯月"体育场,进行现场风压风振实测,以获得足尺结构在真实建筑风环境下的风荷载和风致效应.一方面,这是研究大跨柔性体系强/台风作用下的风荷载特性、风致效应及机理最为直接和有效的手段,测试数据最具有科学研究和实际应用价值.另一方面,亦是深入研究其在强/台风作用下结构抗风设计实用方法的基础.若能取得创新性成果,可显著提升我国大跨预应力柔性体系的抗风设计研究水平.

81m跨空间索桁架管道桥缆索工程施工

结合江苏东台热电厂 81m跨的空间索桁架管道桥的缆索工程施工 ,介绍了承重索和稳定索的制索和安装、管道水平钢桁架安装、承重索和稳定索的张拉及控制等关键施工技术。