Aerodynamic problems of cable-stayed bridges spanning over one thousand meters

The elongating of cable-stayed bridge brings a series of aerodynamic problems. First of all,geometric nonlinear effect of extreme long cable is much more significant for cable-stayed bridge spanning over one thousand meters. Lateral static wind load will generate additional displacement of long cables,which causes the decrease of supporting rigidity of the whole bridge and the change of dynamic properties. Wind load,being the controlling load in the design of cable-stayed bridge,is a critical problem and needs to be solved. Meanwhile,research on suitable system between pylon and deck indicates fixed-fixed connection system is an effective way for improvement performance of cable-stayed bridges under longitudinal wind load. In order to obtain aerodynamic parameters of cable-stayed bridge spanning over one thousand meters,identification method for flutter derivatives of full bridge aero-elastic model is developed in this paper. Furthermore,vortex induced vibration and Reynolds number effect are detailed discussed.

独塔宽幅斜拉桥基于能力需求比的抗震性能评估

为研究独塔宽幅斜拉桥在设计地震下的抗震安全及其地震易损性,基于能力需求比提出了一种新的抗震评估流程,建立了与桥梁整体抗震性能关联的3个水平性能目标,根据纤维有限元法和Priestley等效原则提出了混凝土构件的3个水平抗震能力计算方法,并构建了典型构件的能力需求比计算公式,最后采用该流程对某独塔宽幅斜拉桥进行两水准抗震评估及地震易损性评估。结果表明:该桥在现行规范两水准地震下的安全储备较低,横桥向会形成多个抗震薄弱环节;随着地震动的增大,2号墩分别在0.20g、0.25g、0.30g时出现纵筋屈服、塑性变形和局部破坏机制,是全桥最易损伤的构件。评估结果说明基于能力需求比的评估流程既可结合规范进行抗震复核,又能捕捉不同水准地震下桥梁的损伤位置及程度。

超宽幅主梁扭背索独塔斜拉桥总体设计

厦漳同城大道沙洲岛特大桥西溪主桥采用(88+200)m扭背索独塔斜拉桥,塔墩梁固结体系。主梁采用钢-混混合梁,其中主跨为整幅钢箱梁,梁宽47 m;边跨为预应力混凝土箱梁,梁宽51 m;钢-混结合面位于主跨距桥塔理论跨径线15 m处。桥塔采用独柱式钢筋混凝土斜塔,总高134.6 m,桥塔向边跨倾斜8°,其下布置整体式承台,钻孔桩群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度1670 MPa平行钢丝拉索,边跨斜拉索为双索面空间扭背索,主跨斜拉索为准单索面。针对超宽桥面,采用空间梁格法分析剪力滞的影响,将混凝土梁纵腹板由6道增至8道。按3 m顺桥向标准间距设置钢箱梁实体式横隔板,可使该桥宽幅主梁偏载、扭转效应导致的应力增量控制在允许范围内。对塔墩梁结合部进行有限元精细化分析,针对应力集中情况,优化局部构造和配筋设计,经计算,优化后结构受力满足设计要求。

武汉西四环汉江特大桥总体设计

湖北省武汉市西四环线汉江特大桥主桥为(77+100+360+100+77)m双塔双索面半飘浮体系预应力混凝土斜拉桥,引桥为3×65m预应力混凝土现浇连续箱梁桥。主桥桥塔采用H形结构,两桥塔塔高分别为130.1m和126.1m;主梁采用双边箱PK断面,整幅宽43.6m,按全预应力构件设计;斜拉索采用热镀锌钢绞线,按双索面扇形布置,每个塔柱布置28对斜拉索,全桥共224根;索塔锚固采用改进的紧凑型钢锚梁,并在索导管出口附近设预应力钢棒进行斜拉索锚下局部防裂。分别采用MIDAS Civil和ANSYS对主桥进行总体和局部计算,结果表明结构各项指标均满足规范要求。

边中跨比及无索区长度对独塔斜拉桥静动力影响

以南充市区已建成的上中坝嘉陵江大桥主桥独塔斜拉桥为研究背景,建立了有限元对比分析计算模型,对边中跨比、主梁无索区长度两种参数进行单因素分析。计算结果表明:边中跨比、主梁无索区长度对结构静力特性有全面而深刻的影响,但对结构的固有振动特性影响却并不显著。分析结果可为斜拉桥的结构设计优化提供一定的参考。

混合梁独塔斜拉桥非对称横向抗震约束体系研究

为了提高混合梁独塔斜拉桥的抗震能力,确定其合理的横向约束体系,采用SAP2000建立了全桥分析模型,基于非线性时程法对比研究了4种横向约束体系的地震响应,即横向固定、横向滑动、减震体系A和减震体系B,并对后两个体系进行了非线性粘滞阻尼器的参数优化分析,由此针对性提出了非对称约束体系。研究表明:由于主梁的非对称布置,主、边跨两侧的地震响应随粘滞阻尼器参数的变化规律明显不对称,采用非对称约束体系才能达到最优减震效果;结合桥梁的抗震能力发现,采用非对称减震体系B(即1#和3#墩分别布置C=7000kN/(m/s)~α、α=0. 5和C=5000kN/(m/s)~α、α=0. 5的粘滞阻尼器+双向支座)不仅能满足支座变形要求,也能满足过渡墩和主塔的强度要求,是本桥最合理的横向约束体系。

长周期地震动对独塔宽幅斜拉桥地震响应的影响

为了预测独塔宽幅斜拉桥长周期地震响应,以便进行更合理的抗震设计和评估,采用Open SEES软件建立了某独塔宽幅斜拉桥的非线性有限元模型,基于傅里叶变换分析了长周期地震动频谱特性,对比研究了桥梁在远场谐和型地震波、近断层脉冲型地震波、普通地震波以及与设计反应谱匹配的人工地震波作用下的动力响应,并基于能力/需求法对该桥的抗震性能进行了评估。研究表明:长周期地震动对周期为2~4s的独塔宽幅斜拉桥的地震响应具有明显的放大作用,远场谐和型地震波作用下的内力响应为普通地震波的2倍以上,位移响应为普通地震波的18倍以上;主塔塔底截面抗震性能是全桥抗震性能的关键环节,长周期地震动会使塔底截面产生显著的塑性变形,导致主塔和主梁产生大位移,并引发支座破坏;背景工程的横桥向抗震性能比纵桥向更低,且长周期地震动对横桥向抗震性能的影响更明显。

4线铁路曲线斜拉桥钢箱梁受力及疲劳性能分析

为研究独塔弯曲斜拉桥钢箱梁在4线铁路重载下的疲劳特性,以主跨2×175m,平曲线半径为1 147.8m的贵广铁路东平水道桥为背景,对主跨正交异性桥面板钢箱主梁在轴力、竖向弯矩、横向弯矩和扭矩耦合作用及剪力滞效应下的受力性能及抗疲劳性能进行分析。分析结果表明:在多线铁路活载和附加力等最不利荷载组合下,钢箱梁结构总体受力良好;钢箱梁在1.6线的ZK荷载作用下,叠加应力能满足规范中的疲劳强度要求;扁平钢箱梁截面在多线铁路弯斜拉桥设计中具有较好的适用性。

宽箱梁独塔斜拉桥主梁正应力不均匀分布研究

采用三维实体有限元模型,对一座宽箱梁预应力混凝土独塔斜拉桥在恒载作用下主梁断面的正应力不均匀分布进行了研究,得出一些有益的结论,为同类桥梁的设计提供了参考。

佛山石湾大桥选型

佛山石湾大桥是禅西大道工程跨越东平水道的大型桥梁,河道防洪、通航等级高,且桥梁处于道路平面曲线上,因此选取合理美观的桥型成为该工程的要点之一。该文较为全面地介绍了该桥的方案比选过程,对不同方案进行了论述,希望对类似情况桥梁方案选择有所帮助。

梁格法在宽幅独塔斜拉桥分析中的应用

宽幅独塔斜拉桥由于空间受力效应明显,尤其是宽跨比较大时,空间梁单元法已不能满足受力分析需要。采用空间分析的一种有效方法——梁格法进行计算,结果表明箱梁各腹板受力不均,配束应根据各腹板受力情况相应调整,其次对横梁进行比较分析,也得出了一些结论,为今后此类桥梁结构设计提供了借鉴。

宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工

该文介绍了一座宽桥面卵形独塔斜拉桥的设计与施工。该桥是苏扬公路2号桥,位于鄂尔多斯市铁西三期开发片区内。桥梁总长180 m,宽度50 m,为一座异形独斜塔组合梁特殊斜拉桥,跨径组合为边跨60 m,主跨120 m,塔、墩、梁固结体系,主跨和边跨各设10对双索面空间扇形斜拉索。钢主塔轴线于主塔轴线与半主梁高度相交位置向边跨倾斜15°,为曲线组合成的门拱形的结构,主塔顶位置布置一直径8 m的圆形镂空部位。主塔空间结构强烈,造型美观独特,结构受力比较复杂,是全桥结构设计的重中之重。

公铁平层桥梁桥塔遮风效应风洞试验研究

车辆经过桥塔区域时,由于桥塔的遮风效应,其气动荷载会产生突变,且公铁平层桥梁的桥塔由于纵向尺度较大,车辆经过桥塔区域时气动荷载的变化更加剧烈.为明确某公铁平层桥梁上车辆在桥塔区域的气动特性,制作了1/20大比例尺的风洞试验模型;基于优化后的测试系统,测试了车辆通过公铁平层宽幅桥梁桥塔时的气动荷载,研究了车道位置、车辆类型以及桥塔外形对通过桥塔车辆的气动特性的影响.结果表明:越靠近桥塔车道上的车辆,经过桥塔时的横向力系数、摇头力矩系数的突变量更大,正向升力也越大,因而更容易发生侧滑与侧偏;车长对车辆通过桥塔区域的性能有显著影响,长度较小的车辆具有更大的横向力系数突变量,长度较长的车辆具有更大的倾覆力矩系数、摇头力矩系数及点头力矩系数突变量;与矩形截面桥塔相比,带倒角的桥塔使得厢式货车的横向力突变量减小了43.7%,使集装箱车的横向力系数突变量减小了25.8%,且使集装箱车的摇头力矩系数突变量减小了29.2%.

超宽桥面单索面部分斜拉桥的设计总结

以余姚市中山路最良江桥76 m+76 m两跨单索面部分斜拉桥为背景,介绍了该桥景观和结构设计的独特性,通过索梁活载比对该桥进行部分斜拉桥结构的界定,总结了该类桥型的设计体会和设计要点,对同类型桥梁的设计具有指导作用。

转体施工的宽桥面钢主梁斜拉桥索塔结构形式研究

转体施工的宽桥面钢主梁斜拉桥通常适用于道路以小角度跨越既有铁路等大型控制点。斜拉桥索塔结构形式对桥梁造价、转体重量、施工便捷性和美观性等方面有较大的影响。以某独塔斜拉桥为工程背景,计算和比较了4种索塔结构形式,最终选用合适的花瓶形索塔(分离式下塔柱)形式。

佛山东平水道公轨两用斜拉桥结构设计及关键技术研究

佛山东平水道桥为主跨260 m公轨两用独塔斜拉桥,主桥范围内轨道交通和公路同层布置,桥面布置为双线轨道交通+六车道公路+两侧人行道,桥面总宽46.5 m。主梁采用等高度钢-混凝土混合主梁,主塔采用“A”形,为墩-塔-梁固结体系。对该桥结构形式、设计关键技术和动力性能进行研究,建立斜拉桥整体和局部有限元模型,通过理论分析方法对斜拉桥结构和力学行为进行研究,重点进行全桥静力计算、竖向刚度限值研究、钢桥面板受力分析和剪力滞系数分析。开展节段和全桥模型风洞试验,对该桥进行风-车-线-桥耦合振动分析,保证车辆运行平稳性良好。研究结果表明,该桥刚度、强度、稳定和舒适性均满足规范要求。

独柱中央索宽幅钢箱梁转体斜拉桥关键技术

某跨铁路大桥采用(40+88+252+88+40)m独柱塔中央索宽幅钢箱梁斜拉桥,桥宽44 m,半漂浮体系,转体法施工。通过介绍该桥结构体系、桥塔选型、主梁选型、塔梁临时固定、防撞防抛体系、桥面铺装体系等关键技术及研究成果,为结构设计参数取值、关键构造设计提供指导。研究成果丰富了跨铁路桥梁结构形式,可为同类型桥梁工程提供重要借鉴和参考。

广东清远市洲心大桥关键技术研究

洲心大桥为广东省清远市跨越北江的一座大型公路兼城市道路桥梁,主桥为双塔宽幅单索面支承体系混合梁斜拉桥,跨径布置为100 m+218 m+100 m,桥宽43 m,不对称曲线造型桥塔,塔梁固结,塔墩采用测力调力球型支座连接,桩基施工采用双液旋喷注浆技术形成人造持力层,行车道桥面板采用钢-超高性能混凝土组合桥面,桥面排水采用新型排水构造设计等。重点介绍了该桥的总体设计与关键技术。

异型独塔斜拉桥施工控制与监测分析

以某异型独塔斜拉桥工程为背景,结合理论预测,以及现场实时监测与反馈分析,重点探讨了独塔斜拉桥施工健康的关键技术。结果表明:斜拉索索力、桥面线形及结构内力控制较好,成桥后斜拉索实测索力与理论索力相对差在±5.0%以内,实测线形与理论结果相对差在±3.0 cm以内,主梁及塔身实测应力与理论预测结果一致。

单叶双曲面独柱塔双幅四索面斜拉桥探讨

针对城市宽幅斜拉桥,提出单叶双曲面独柱桥塔双幅四索面斜拉桥。以双幅分离式钢箱梁桥面替代宽幅钢箱梁桥面,单叶双曲面独柱桥塔替代双肢柱桥塔,四索面斜拉桥替代双索面斜拉桥。单叶双曲面独柱塔桥塔底厚实,可保证独柱桥塔结构承载力;桥塔腰部细小,司机视野开阔;较宽的桥塔顶部,可方便斜拉索分散锚固。结合200m+420m+200m单叶双曲面独柱塔双幅四索面斜拉桥,进行工程参数设计,建立Midas有限元分析模型,开展静力分析和动力模态分析研究,验证单叶双曲面独柱塔的双幅四索面斜拉桥的结构合理性。