超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究

采用非线性有限元软件BNLAS进行超大跨径CFRP主缆悬索桥与超大跨径钢主缆悬索桥的静动力特性对比分析,从加劲梁约束体系、主缆安全系数、主缆矢跨比、主缆弹性模量4个方面进行超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究。结果表明:采用CFRP做超大跨径悬索桥主缆可大幅提高主缆应力中活载应力百分比和自振频率,但活载挠度大幅增加;随着跨径增大,加劲梁约束体系对超大跨径悬索桥的动力特性影响减小,3跨连续漂浮体系作为超大跨径CFRP主缆悬索桥加劲梁的约束体系较优;增大主缆安全系数可提高结构的竖向刚度、竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度和横弯基频基本无影响;减小矢跨比可提高结构的竖向和横向刚度以及竖弯基频和横弯基频,但会降低扭转基频;增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度,提高竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度、横弯基频以及主缆线形和应力基本无影响。

超大跨径碳纤维主缆悬索桥施工阶段颤振稳定性研究

为明确超大跨径碳纤维主缆悬索桥施工过程中的颤振稳定性,采用状态空间法,对主跨3 500 m碳纤维主缆悬索桥10个施工阶段的颤振稳定性进行了分析,分别讨论了加劲梁刚度折减、阻尼比等参数对施工阶段颤振稳定性的影响,并研究了交叉索对改善悬索桥施工阶段颤振稳定性的作用,研究表明,同时布置竖向交叉索和水平交叉索可大幅提高超大跨径悬索桥施工阶段的颤振稳定性。

超大跨径三塔悬索桥加劲梁吊装方案

为了寻找超大跨径三塔悬索桥建设中更为有利的加劲梁吊装方案,以主跨2 000 m三塔悬索桥为对象,运用参数分析结合有限元数值模拟的方法研究了主、边跨加劲梁不同吊装顺序对边塔鞍座偏移量、主缆线型、合龙位置、合龙段施工方法以及吊装过程中结构动力响应的影响.结果表明,超大跨径三塔悬索桥主跨加劲梁宜从跨中向索塔方向吊装,边跨加劲梁宜从锚碇向边塔方向吊装,该方案下主缆水平倾角小,扭转基频较大,颤振稳定性更好,且采用预偏合龙方法时所需要的牵引力小,因而按该方案吊装对桥梁建设更为有利.

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。

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。

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。

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。

大跨悬索桥全覆盖巡检维养设备研究及布局分析

双层超大跨径悬索桥作为一种功能合理且经济性好的桥型,能够提高桥位资源利用率和材料利用率,有效提升跨江跨海通道通行效率。针对大跨桥梁常规巡检设备存在巡检效率低、设备故障频发、安全性不足的弊端,提出检养分离、轻量化、装配化的设备研发思路,以解决现有巡检设备设施存在的痛点。研究成果将应用于狮子洋大桥。

超高性能混凝土在云南红河大桥桥面铺装中的应用

云南省红河特大桥上采用UHPC桥面铺装是国内在自然养护条件下的UHPC组合桥面在超大跨径悬索桥的首次应用,也是首个成功案例。其主跨悬索段桥面采用UHPC铺装,建设者克服了非常不利地理条件和工期紧带来的施工难度。使用UHPC作为桥面铺装方案,更为节约工程体量及综合成本降低起到了重要作用。

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大,其结构动力刚度将不断下降,导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此,首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验,探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径;通过建立全桥三维杆系有限元模型,计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律,并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果,提出推荐的新型悬索桥结构体系;最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明:根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面,在保证颤振检验风速80 m·s^(-1)以上时可以使常规悬索桥跨径达到2700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施,此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥,在保证颤振临界风速80 m·s^(-1)的情况下主跨跨径可达4000 m;通过增加抗风缆等结构措施,可以使悬索桥跨径进一步提高至6000 m,这些优化措施为未来建造更大跨度的跨海桥梁工程提供了可能性。

54天 13万立方米 深中通道伶仃洋大桥西锚碇完成填芯施工

3月12日,历经54天共13万立方米混凝土浇筑,深中通道伶仃洋大桥西锚碇填芯施工全部完成,顺利推进至下一阶段施工,为"十四五"开好局、起好步。深中通道是集"桥、岛、隧、水下互通"于一体的超级跨海集群工程,其中伶仃洋大桥为主跨1666米海中超大跨径悬索桥,其锚碇是目前世界上最大的海中锚碇,面积相当于17个篮球场大小,分为东、西锚碇。西锚碇采用8字形地下连续墙结构,分左、右幅施工,建设完成后重量可达到100万吨。

单叶双曲面空间缆索体系悬索桥的模型试验

提出单叶双曲面空间缆索体系悬索桥新桥型,制作156空间悬索桥和平行悬索桥的对比试验模型,开展竖向堆载试验、水平荷载试验、偏载试验和移动荷载试验等试验研究。研究表明:与平行缆索悬索桥相比,空间悬索桥竖向刚度略有增加,侧向刚度有较大提高,扭转刚度有大幅度提高,空间悬索桥具有良好的抗风稳定性。

行业视窗

世界最高海中大桥!深中通道伶仃洋大桥主塔即将封顶2021年5月17日,深中通道伶仃洋大桥主塔施工到第45节,高度达到247 m,正向顶端做最后冲刺。深中通道是集"桥、岛、隧、地下互通"为一体的超级跨海集群工程,其中伶仃洋大桥为主跨1 666 m海中超大跨径悬索桥,其主塔分为东西索塔,总高度270 m,相当于90层楼高,建成后将是全球最高海中大桥。