地锚式独塔悬索桥非对称主缆合理设计参数计算方法研究

为快速拟定地锚式独塔悬索桥非对称主缆的合理设计参数,并估算主缆、锚碇、桥塔等工程量,提出非对称主缆合理设计参数计算方法。该方法基于传统抛物线理论,推导主缆的线形以及拉力近似解,通过比选得到满足工程实际控制因素的设计参数合理取值区间,确定主缆垂跨比与高跨比,估算主缆设计截面面积。以济新高速黄河三峡大桥--单跨510 m地锚式独塔回转缆钢桁梁悬索桥为背景,采用该方法计算主缆的合理设计参数,最终选择垂跨比为0.0675,高跨比为0.20,主缆截面面积为339024.2 mm 2,与节线法、分段悬链线法进行对比验证,结果表明:该计算方法路径明确,效率高,精度满足拟定方案与初步估算需要,可用于同类型桥梁的设计。

大跨组合斜拉桥梁腹板及加劲肋合理设计

为合理设置大跨组合斜拉桥钢板梁的腹板及其加劲肋,结合实例,在考虑后屈曲性能的影响下,对钢主梁受压区格长高比和加劲肋与腹板刚度比的合理选取进行研究。采用有限元软件EBPLATE计算腹板正应力屈曲系数、剪切屈曲系数及抗剪承载力,分析屈曲系数与钢主梁受压区格长高比和加劲肋与腹板刚度比的关系。结果表明：统筹考虑受压区纵肋布置及横肋的间距,受压区格长高比建议设计值区间为2.0~2.5,在这个区间纵肋的有效宽度大,局部正应力屈曲系数较大且剪切屈曲系数处于中值;在受压区,加劲肋与腹板刚度比建议设计值区间取13.0~15.0,在腹板厚度适中的情况下,使腹板成为中度加劲板。

大跨度悬索桥合理抗震结构体系研究

为探索大跨度悬索桥的合理抗震结构体系,以主跨1 490m的润扬长江公路大桥为背景,采用多振型地震反应谱分析方法,分析了桥跨布置、主缆矢跨比、边主跨比、加劲梁高度、中央扣设置以及加劲梁支承方式等主要结构设计参数对大跨度悬索桥地震反应的影响。研究结果表明:三跨悬吊连续布置是大跨度悬索桥理想的抗震结构布置形式;采用大的主缆矢跨比可以明显改善结构抗震性能,主缆矢跨比以1/10较合理;短边跨布置可以显著增强悬索桥的抗震性能;增大加劲梁高度不利于悬索桥的抗震性能;跨中位置缆梁间设置刚性中央扣有利于增加结构刚度及其抗震性能;加劲梁采用三跨连续支承方式时结构抗震性能最优。

塔梁分离式悬索桥若干问题研究

本文以湘西矮寨大桥工程为背景,针对塔梁分离式悬索桥存在的塔梁分离区域刚度跳跃和变形不协调造成的该区域构件受力分配不合理问题,通过逐步减小吊跨比对塔梁分离式悬索桥结构的应力、变形及疲劳性能进行系统的研究,分析得出塔梁分离式极限无索区长度,进而提出改善无索区受力性能的措施。研究表明钢桁加劲梁下弦杆的疲劳性能对吊跨比的变化最为敏感,是控制无索区长度进一步增大的主要因素;而在无索区设置竖向或斜向辅助地锚索能够使其性能得到明显的改善。

纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载能力影响的研究

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了理论计算和试验研究，并进行了对比分析，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响－ 对现行《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７ － ８８） 的有关条款进行了讨论－

加劲梁形式及支承体系对三塔悬索桥整体刚度影响研究

为探讨加劲梁形式及支承体系对三塔悬索桥整体刚度及中主鞍座槽内主缆抗滑移稳定性的影响,以(225+850+850+225)m的鹦鹉洲长江大桥为背景,选取不同加劲梁形式及支承体系,拟定6种组合工况,通过桥梁结构非线性分析系统BNLAS对不同组合下结构竖向、横向刚度及主缆抗滑移稳定性进行计算分析。结果表明:加劲梁采用钢-混组合梁形式,结构竖向和横向刚度较采用钢箱梁时大;加劲梁支承体系对结构整体竖向刚度影响不大,但对加劲梁局部竖向转角影响明显,简支支承体系梁端转角较大;加劲梁支承体系对结构整体横向刚度影响明显,表现为简支体系横向刚度较小,飘浮和半飘浮体系横向刚度较大;加劲梁采用自重较大的钢-混组合梁形式以及设置纵向固定支座,对主缆抗滑移稳定有利,此外考虑荷载偏心计算主缆抗滑移稳定性更偏于安全。

自锚式悬索桥发展现状与施工技术创新

系统地介绍了近年来自锚式悬索桥在国内外的发展情况,从主跨跨径、加劲梁结构、主缆形式、施工工艺等方面进行了技术总结。以世界首座主跨600 m且承载双线城市轨道交通的自锚式悬索桥——重庆鹅公岩轨道专用桥为实例,总结了该桥的设计和施工特点,并重点介绍了该桥采用斜拉法建造的施工工艺和技术,为跨越航运繁忙河道的自锚式悬索桥建设提供参考。

钢格室顶板对斜拉桥结合段传力机理的影响研究

为了解钢格室顶板对混合梁斜拉桥钢-混结合段受力性能及传力机理的影响,以主跨530 m银洲湖特大桥为背景,采用Abaqus软件建立有、无顶板的钢-混结合段局部钢格室有限元模型,在与足尺模型试验结果进行对比验证模型准确性的基础上,分析2种钢格室模型各构件的受力分布及传力比,并研究了钢梁加劲段长度对钢格室受力性能的影响。结果表明:2种钢格室模型均处于明显的偏压受力状态,结构底板侧混凝土承担了大部分荷载作用;同一高度处的PBL连接件承担荷载高于栓钉连接件;7000 kN荷载作用下,去除钢格室顶板使连接件承担荷载比例提升约4%;结构极限承载力随钢梁加劲段长度的增加有所降低,但在相同荷载作用下,结合段连接件承担荷载比例几乎不变。

曲线变宽连续钢箱梁桥的设计要点

对曲线变宽连续钢箱梁采用MIDAS软件建立空间梁单元、空间板单元进行计算分析,优化曲梁单元计算模型更加符合实际受力情况。依据新规范对各个设计要点如:局部稳定折减、剪力滞折减、第二体系、空间腹板配比等分项阐述,总结曲线钢箱梁计算规律与设计要点,提出优化设计思路。根据梁、板单元特性与结构特点合理选择计算模型。

大宽跨比独塔斜拉桥超宽正交异性钢箱结合梁受力分析

独塔斜拉桥的几何非对称特性导致其应力和变形不同于一般同类桥,大宽跨比正交异性钢箱梁的薄壁结构使得其受力及变形更为复杂,用常规方法难以精确给出变形和应力值。贾鲁河大桥即是这样一个例子,而且复杂性进一步增加。120 m的主跨分成三部分:从主塔开始的100m是正交异性钢箱梁,紧接的8m过渡段与12m的混凝土梁段衔接,后者系从对岸墩台伸出的悬臂段。由于钢箱梁宽度达54.8m,且未直接支撑在对岸桥墩上,而是通过一个8m长、54.8m宽的过渡梁段间接与混凝土伸臂梁连接,属于小范围内刚度不同的三种材料的连接,由此形成的两道连接缝不但削弱了结构的整体性,而且使对准和控制环节多,进一步增加了施工控制的难度。研究表明:钢箱梁横向变形基本一致,最大横向变形相对差值为-2.8 mm,施工时可不设横向预拱度;自重作用引起的钢箱梁最大Mises应力为93.7 MPa,二期恒载和活载作用下的最大Mises应力约为自重引起的1/4,表明钢箱梁应力具有较大的安全富余度;当U肋高度在260~320 mm范围变化时,桥面系位移变化幅度不超过5%,桥面板最大应力变化幅度不超过8%,此范围内U肋高度变化对桥面系位移和应力的影响均较小,内在原因是U肋的高低变化与横梁能提供的刚度是互补的,正好说明该正交异性钢箱梁具有显著的板的特征,设计上宜采用此范围内的U肋高度。