自锚式斜拉—悬索协作体系桥梁设计研究

为满足桥梁性能要求,本文介绍了自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的设计方案,描述了本次桥梁结构的主缆设计、吊索设计以及斜拉索设计等内容,并利用大型有限元软件MIDAS/CIVIL展开有限元分析,在构建基于桥梁单元的全桥空间有限元模型后,对桥梁的抗震性能以及边主跨优化路径展开详细评估。根据最终的模型测试结果可知,本次提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计方案科学合理,其各项力学性能满意,值得做进一步推广。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方法提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法。运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行计算。计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁合理的成桥状态,并且计算得到的不变形预张力结果可以作为下一步的施工阶段分析计算的基础。

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力.方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法.结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺.除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14 716 kN.m.主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零.结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析.

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。

大跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥地震响应及减震控制分析研究

基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达365.12MN.m,对自锚式斜拉-悬索协作体系桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大42%,横向弯矩减小14%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小9%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小44%,主梁跨中弯矩和剪力减小41%,塔底纵向弯矩减小37%,达到减震效果.

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.

自锚式斜拉-悬索协作体系桥基础微分方程近似推导

按连续体的方法描述自锚式斜拉-悬索协作体系桥在竖向荷载作用下的结构静力行为。基于分区广义变分原理,考虑了主梁和主塔的压弯耦合效应,建立了三跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥的大位移不完全广义势能泛函,通过变分导出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥的基础微分方程。以一座自锚式斜拉-悬索协作体系桥为例,求出其解析解,并与数值解相互比较,二者比较接近。所得基础微分方程可以用于自锚式斜拉-悬索协作体系桥的初步分析,并为阐述此类桥型的结构静力行为提供理论依据。

多点激励下自锚式斜拉-悬吊协作体系桥地震反应分析

考虑地震动的空间变化效应,对自锚式斜拉-悬吊协作体系桥进行了随机地震反应分析。研究了P波、SH波和SV波作用下该协作体系内力和位移峰值响应的特点,对比分析了均匀一致地面动和多点非一致地面运动对其地震反应的影响,计算中由于虚拟激励法的引入,计算效率获得极大的提高。结果表明行波效应和部分相干效应对该类超大跨径桥梁地震反应有相当大的影响。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥具有显著的几何非线性行为,且存在材料特性、几何尺寸的随机性.应用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合.针对一座大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥方案设计进行了非线性随机静力分析.讨论了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中挠度的影响.结果表明,结构随机性的影响较明显,主缆、斜拉索的材料、几何尺寸的变异对结构响应影响较大.

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥的概念设计

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥是一种崭新的桥型,它具有结构新颖,受力合理和工程造价低等优点,将会成为大跨径桥梁中具有竞争力的桥型。文章以大连跨海大桥为背景,介绍了该桥型的结构特点及概念设计。可为大跨径桥梁方案选择提供依据。

大跨径自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

自锚式斜拉-悬索协作体系桥综合了斜拉桥和自锚式悬索桥的特点,完全取消了庞大的锚碇,为深海软基建设大跨径桥梁提供了一种理想方案.对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行了确定性非线性分析并应用响应面法进行了非线性随机静力分析,算例研究结果表明,各种随机变量的变异对自锚式斜拉-悬索协作体系桥响应影响规律不同,同其他随机变量相比,主缆弹性模量和截面面积的变异对桥梁跨中挠度影响最为显著,其次是钢主梁参数,而吊杆参数的变异对其影响可以忽略不计.

自锚式斜拉-悬吊协作体系动力特性及模型试验研究

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥作为一种新的大跨径桥型,综合了悬索桥和斜拉桥的特点,对其动力特性的研究十分重要.利用大型通用程序ANSYS建立空间有限元模型,用子空间迭代法对这种新型结构的动力特性进行了计算分析.同时通过动力模型试验对其动力特性进行研究,模型试验结果与理论分析相吻合,说明用现有的有限位移理论分析自锚式斜拉-悬吊协作体系的动力特性,并进行抗风、抗震设计是可靠的.

自锚式斜拉-悬索协作体系竖向弯曲振动计算公式

为方便计算自锚式斜拉-悬索协作体系的竖向自振频率,以三跨连续协作体系为研究对象,在计入主塔刚度的影响下,应用Rayleigh法,推导了该体系的竖向弯曲振动频率公式,提出了主塔刚度影响系数的表达式,最后对此公式的可行性进行了算例验证.研究结果表明:该体系的竖向弯曲振动频率比同等结构布置的自锚式悬索桥的竖向弯曲频率略有增大;主塔刚度对该体系的一阶对称竖弯频率影响较大,进行此频率计算时应计入主塔刚度的影响,而对一阶反对称竖弯无影响;给出的能量法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式可用于自锚式斜拉-悬索协作体系在初步概念设计中选择合理的结构计算参数.

自锚式斜拉-悬索协作体系桥的动力特性研究

自锚式斜拉-悬索协作体系桥相关力学研究较少,动力特性尚不明确,文中以宁波常洪大桥工程实例为背景,采用MIDAS Civil有限元模型和响应面法相结合的方法,探讨主要设计参数对协作体系动力响应的影响。结果表明,所建响应面函数模型具有较好的适用性和较高的分析精度;设计参数取值的调整对振型的影响较小,对自振频率的影响较为显著;在文中选取的矢跨比、斜跨比、斜拉索抗拉刚度和主缆抗拉刚度四个设计参数中,斜拉索抗拉刚度是影响协作体系动力特性的最敏感参数,可为同类工程设计提供参考借鉴。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计研究

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁具备优秀的结构性能及经济效益,逐渐受到人们的关注。本文简单介绍了自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁的结构设计要点,就起现阶段设计水平,进行设计优化方案探讨,针对吊杆内力、桥梁主塔、动力特性、颤振特性几个方面进行详细分析,旨在提高我国桥梁工程设计质量,为相关人员提供参考资料。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥活载响应分析

结合一座自锚式斜拉—悬索协作体系桥的方案设计,采用了非线性和线性二阶两种方法对活载作用下的结构体系进行了对比计算,讨论了能否用线性二阶的方法替代非线性方法的可行性,对这一体系桥梁的研究与工程设计有一定的参考价值。

自锚式斜拉-悬索桥体系转换施工关键技术研究

自锚式斜拉-悬索协作体系桥不仅设计困难,施工方面从空缆到成桥状态的体系转换过程非常复杂,需研究开发许多项关键技术。本文针对南平剑州大桥的吊索张拉这一关键技术开展研究,最终成功完成了该桥的体系转换,对同类大桥的体系转换施工有一定的借鉴意义。

自锚式斜拉—悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计

以某跨河自锚式斜拉-悬索桥为依托,在进行主梁位移及内力、应力,端吊索疲劳及动力特性等结构计算的基础上,分析土收缩徐变、主梁拱度及矢跨比等影响成桥受力状态的因素,可为自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计提供参考。