爆炸作用下超宽自锚式悬索桥动力响应研究

为研究超宽混凝土自锚式悬索桥在爆炸荷载作用下动力响应和毁伤特征,以某超宽混凝土自锚式悬索桥为工程背景,采用数值模拟文法,分析桥面近距爆炸作用下超宽箱梁顶面破口形态、底板竖向位移等动力响应。首先,利用Solidworks软件和Hypermesh软件建立整体桥梁的精细化有限元模型;其次,采用Ansys/LS-DYNA软件和*LOAD_BLAST_ENHANCED(LBE)方法施加爆炸荷载,并结合文献中混凝土构件爆炸试验结果验证计算方法的可靠性;最后,参数化分析不同炸药当量和沿横纵桥向不同爆炸位置工况下桥梁的动力响应。结果表明:当TNT当量为300 kg时,爆心正下方混凝土单元应力达极限值发生失效,形成椭圆形贯穿破口。随着TNT药量的增大,爆心正下方底板中心处的竖向位移峰值不断增大,1 000 kg药量工况下爆炸50 ms后竖向位移达135.9 mm。随着至爆心的距离增大,底板竖向位移减小,且竖向位移的增大速度减缓。吊杆内力变化与相连的箱梁底板竖向位移具有相关性,箱梁底板竖向位移越大,吊杆内力变化达到第一峰的峰值越高。相同爆炸当量工况下,爆心处于横、纵桥向不同位置时,超宽箱梁动力响应和破口形态的区别主要由横隔梁、腹板的支撑和约束作用不同引起。研究结果可为混凝土自锚式悬索桥的抗爆防护与加固提供重要依据。

碎裂岩夹层中大跨度悬索桥隧道锚稳定性分析

隧道锚作为悬索桥的重要受力构件,其稳定性是保证悬索桥安全运行的关键。为探究某大跨度铁路悬索桥隧道锚在碎裂岩夹层中的受荷响应规律,建立精细化数值模型,对隧道锚的稳定性进行综合评估,论证隧道锚在碎裂岩夹层中的适用性和安全性。研究表明:碎裂岩夹层对隧道锚的变形影响显著,隧道锚后锚面及围岩的位移分布曲线呈左高右低的“驼峰状”,锚塞体界面摩阻力在碎裂岩夹层区域产生突变。锚-岩联合体的破坏从碎裂岩夹层中锚塞体拱顶区域开始,逐步向拱腰和拱底扩展,直至锚-岩界面塑性区贯通,其破坏模式为锚-岩接触带的剪切破坏。隧道锚的综合承载力以钢束受拉破坏为控制条件,综合极限承载力为2.3倍设计主缆力。隧道锚在碎裂岩夹层中的稳定性和适应性良好。

椭圆塔空间缆自锚式悬索桥主索鞍系统设计研究

在建万龙大桥工程主桥为世界首座采用椭圆钢桥塔的空间主缆自锚式悬索桥。该桥鞍座采用铸焊结合的自适应式空间缆索主索鞍,鞍座存在以下技术难点:空间主缆主索鞍受力复杂;椭圆塔纵向刚度大,主索鞍的抗滑问题突出;鞍座底部为柔性支撑,索鞍与主塔协同变形,塔-鞍连接结构传力复杂。为掌握椭圆塔空间缆自锚式悬索桥主索鞍及塔-鞍连接结构的关键技术,运用数值分析方法开展系统研究。研究结论如下:(1)当桥梁承受(恒载+汽车+人群+自来水+温度+风)作用时,满足要求的最小摩擦系数μ为0.215,需要设置12 mm竖向摩擦板;(2)主索鞍在最大缆力工况下的最大Von Mises应力为186.2 MPa,最大竖向变形为1.572 mm,满足强度及刚度要求;(3)主索鞍与钢塔连接结构主要通过支承隔板以竖向剪力的形式将主索鞍作用力传至钢塔腹板上,端部支承隔板的剪力显著大于中间隔板,剪力传递的不均匀系数为1.29;(4)主索鞍支承板在鞍座区域的边缘存在一定转角,空缆工况最大纵向转角为0.366‰rad,在鞍座顶推施工中需要加以考虑。

自锚式悬索桥主缆与索鞍间抗滑移特性理论分析

为准确评估主缆与索鞍间的抗滑移安全性,确保快速施工过程中自锚式悬索桥的结构安全,亟待研究主缆与索鞍间的抗滑移性能。通过探究既有侧向力计算公式的理论基础,评估了不同侧向力计算方法的精确性;基于离散体接触关系的侧向力分析理论,推导了主缆-索鞍抗滑移安全系数改进表达式,改进了施工状态与成桥状态下安全系数衡量指标,建立了不同状态下主缆的失效准则与失效模式。结果表明,索鞍与主缆间的摩擦系数和鞍座结构参数是索鞍处主缆抗滑移性能的主要影响因素,优化索鞍的结构参数及在索鞍内设置金属隔板等方式能够有效提高主缆的抗滑移安全性。

钢混组合梁自锚式悬索桥减震分析

大城市的桥梁中,由于钢混组合梁自锚式悬索桥独特的受力特性,它在遭遇地震时可能产生的后果远比其它类型桥梁更为严重。为了研究其主塔处横桥向的合理约束体系,分别在横向自由、横向约束、挡块约束及阻尼器墩约束4种约束体系下进行时程分析,研究钢混组合梁自锚式悬索桥在不同横向约束体系下的地震响应特点,针对横向约束、横向挡块和横向阻尼器减震体系分析不同参数对减震性能的影响并确定最优的减震措施。结果表明:采用横向约束和横向挡块能有效减小横向位移但无法同时减小内力响应;采用横向阻尼器可以有效减小各横向地震响应,阻尼器是最优的减震措施。

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。

自锚式悬索桥上部结构施工工艺优化及应用

南浔大桥为双塔双索自锚式悬索桥,上跨长湖申三级航道,跨径(3+45+100+45+3)m。为了消除自锚式悬索桥临时地锚在软弱地基中的施工风险,将缆索吊机节段安装钢梁节段,优化为少支架法大节段钢梁安装,取消临时锚碇和临时索股。采用先梁后缆工艺,利用主跨纵向钢梁轴向水平力,平衡主缆水平分力,缆索、端横梁及纵向钢箱梁自成受力稳定体系,主缆架设及吊杆张拉施工程序简单,索股线型准确,提高了缆索系统的安装精度,节约了临时锚碇及临时索股的工程造价,缩短了施工工期。

组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑次序对加劲梁受力的影响探析

为探索钢-超高性能混凝土组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑施工次序对其关键部件——加劲梁受力可能造成的影响,以某公路桥梁为例,首先,提出悬索桥整体架设施工方案,并结合现行规范和桥梁实际拟定3种桥面板施工方案和3种桥面板浇筑方案;然后,通过模块化的三维软件构建钢箱梁节段模型并应用MIDAS/Civil软件构建局部梁段有限元模型,对不同桥面板施工方案和桥面板浇筑方案下加劲梁受力情况展开模拟和比较分析。结果表明,加劲梁是钢混组合梁自锚式悬索桥重要的受力部件之一,其受力情况是桥面板浇筑施工控制的重点;通过桥面板架设及混凝土浇筑次序的优化比选,钢-混组合梁自锚式悬索桥桥面板和钢梁受力性能得到较好保证。

自锚式悬索桥荷载试验分析

【目的】为了准确掌握某自锚式悬索桥结构的运行状况,对该桥进行荷载试验。【方法】通过有限元模拟分析和荷载试验检测相结合的方法,基于静力荷载工况下的应变数据、挠度数据和缆索数据,再结合动载试验下的基频与模态参数,将实测值与理论值进行分析比较。【结果】荷载试验测试结果表明:主桥相对残余应变<20%,挠度校验系数介于0.83~0.99之间,吊索索力和主缆变形校验系数为0.76~0.91,主桥实测前三阶自振频率均大于理论前三阶。【结论】该桥承载能力与刚度满足要求,吊索和主缆变形满足设计要求,总体满足行车要求。

自锚式悬索桥吊索索力检测问题探讨

为分析频率法在自锚式悬索桥短吊索索力测试中应用的可行性,在概述频率法检测原理的基础上,分析影响测试结果的主要因素,并对计算长度选取、振动影响等引起的测值误差进行比较。通过现场测试及分析验证,应用频率法及相关公式测试计算吊索索力能提升测值精度,并可在同类工程索力检测中推广应用。

自锚式悬索桥铸钢锚碇加工技术

铸钢锚碇作为自锚式悬索桥的核心部件之一,集主缆锚固、压重和限位等多种功能于一体,具有外轮廓面夹角众多,锚固孔相对位置复杂等特点。本文以国内某悬索桥铸钢锚碇为例,以加工难点作为切入点,从满足设计使用要求、提高生产效率、降低劳动强度等方面,提出了铸钢锚碇复合斜面及锚固空间孔的高效加工技术。该技术可在产品机械加工过程中显著提高生产效率,降低劳动强度,为复合斜面及空间孔加工提供借鉴。

自锚式悬索桥主缆锚固设计及铸钢锚锭制造

主缆锚固区是自锚式悬索桥的关键部位,其结构型式的设计一定程度上决定了自锚式悬索桥的总体布置。针对主缆锚固构造在设计和建造中存在的问题,先对比分析了自锚式悬索桥主缆4种锚固方式、适用条件及其优缺点,后以九乔路大桥为实例,介绍了该桥总体设计、主缆钢结构锚固方案,并探讨了铸钢锚锭在制造、安装过程中的难点和关键技术。建成后通车运行情况表明:1)本桥总体设计、主缆锚固方案合理,适应航道、路网规划,桥型美观;2)铸钢锚锭的铸造、安装工艺先进,主缆锚固可靠。

自锚式悬索桥猫道设计与架设施工控制探析

为探索自锚式悬索桥猫道结构安全施工控制要点,以某跨河公路桥梁为例,首先,结合工程实际提出通过空中托架法展开主跨猫道承重索安装的思路;然后,从猫道构造、承重索等方面展开猫道结构设计,并针对5种工况进行猫道安全性能及受力计算;最后,从猫道索制备、托架架设、承重索安装、变位钢架安装及猫道面层网铺设等方面分析了施工要点。结果表明,猫道是悬索桥上部结构施工期间必不可少的平台和通道,其设计及使用贯穿于悬索桥上部结构施工的始终;通过猫道结构设计及施工过程控制,为桥梁架设施工提供了可靠保证。

悬索桥岩锚式锚碇的承载特性研究

悬索桥岩锚锚碇系统能充分利用岩体承载能力,为了研究其承载特性和破坏模式,以主跨为1768 m的某公路双塔单跨吊钢箱梁悬索桥岩锚锚碇为例,先建立了锚址区地质概化模型,通过原位测试和室内试验分析得到岩体力学特性;后采用FLAC^(3D)建立了锚碇系统及围岩相互作用的三维模型,模拟分析了岩锚区围岩塑性区分布规律、变形特征、岩锚破坏模式;再采用楔形断裂法得到了岩锚的抗拔安全系数。结果表明:1)岩锚锚碇系统的破坏机理为主缆拉力作用下,锚体及周边围岩沿着破裂角发生整体拉剪复合破坏;2)通过超载法得到该桥岩锚锚碇围岩稳定安全系数为7.0;3)采用“楔形断裂法”得到岩锚锚碇的抗拔安全系数为4.0。

上海浦东新太平桥自锚式悬索桥总体设计与技术创新

新太平桥主桥采用两跨连续不对称独塔自锚式悬索桥,跨径布置为112+72=184 m。简要介绍了新太平桥项目概况、美学设计理念、总体布置与结构设计、项目特点、技术难点及解决方法等。采用等梁高主缆锚固区设计,简化了锚固结构;采用一系列新材料、新工艺和新技术,延长了本桥耐久性,降低了养护工作量和成本;采用预应力承台解决了地铁盾构共线问题。设计方案为同类桥型的设计提供参考。

洪塘大桥自锚式悬索桥设计要点

洪塘大桥位于福州西郊,跨越乌龙江,需原桥位拓宽改建,新建主桥采用自锚式悬索桥。基于施工期间保通车的民生要求,提出了三阶段横向拼接施工的设计方案,建成了国内第一座在改建工程中实现保通车目标的自锚式悬索桥。首次提出了主缆平弯锚固方案,改善了主缆锚固区的管养条件。采用有限元程序对桥梁运营及施工过程中的关键工序进行仿真分析,根据分析结果指导施工和施工控制,现场监测数据表明计算值与实测值相符。

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。

山区大跨径悬索桥重力式锚碇基础施工关键技术

随着我国桥梁建设的不断发展,悬索桥的应用尤其是大跨度连续梁也越来越广泛,锚碇基础作为悬索桥施工中的重要结构有着关键作用。根据锚碇处地形、地质节理裂隙发育情况,某山区大跨径悬索桥采用扩大基础的重力式锚碇方案。论文结合某大跨径悬索桥项目系统研究悬索桥重力式锚碇基础施工关键技术,研究表明,重力式锚碇作为地锚式悬索桥锚碇的重要选型,具有适用范围广,对地基承载性能要求不高等特点,相关做法可供悬索桥锚碇基础施工提供参考。

大跨度自锚式悬索桥锚固段箱梁施工技术研究

近年来,悬索桥凭借其独特的造型和超强的跨越能力,在我国得到了广泛的应用,其大跨度自锚式悬索桥施工技术就是在“恶劣”环境下衍生出的一种极其复杂并可以用来解决直接建成悬索桥不具备条件的施工技术方法,本文结合重庆市轨道交通环线鹅公岩轨道专用桥自锚式悬索桥锚固段施工情况,阐述分析了大跨度自锚式悬索桥锚固段箱梁施工技术要点。

空间自锚式悬索桥合理成桥状态计算方法

自锚式悬索桥成桥状态主梁不同的内力分布决定了吊杆竖向力的分布。文章以一座双塔三跨空间自锚式悬索桥为实例,在主梁吊点处采用强迫位移法进行主梁内力的调整,得到吊杆竖向荷载分布情况;以弹性悬链线理论的解析算法为基础,迭代求解主缆分段无应力索长和吊杆无应力长度,将无应力索长作为初始参数在通用有限元软件ANSYS中建立有限元模型,调整锚跨主缆无应力长度及主梁后锚面的预长量,并以此分析计算其合理成桥状态。