基于调研数据的部分斜拉桥设计关键参数研究

针对部分斜拉桥设计关键参数缺少足够规范指导的问题,通过对国内外的部分斜拉桥进行设计主要参数调研统计,并与现有相关规范、科研成果进行对比研究,讨论了部分斜拉桥各型结构体系适用性、拉索布置形式,总结给出拉索倾角和间距、边主跨比、塔跨比、索梁刚度比和无索区长度等重要设计参数取值范围。结果表明,拉索倾角一般为11°~35°,主梁上拉索间距一般采用3.5 m~8 m,塔上的拉索间距一般采用0.5 m~1.2 m;3跨布置时,边主跨比一般集中在0.41~0.70,塔跨比宜采用1/3~1/13,索梁刚度比宜小于30;主跨跨中无索区长度与跨径之比宜取0.06~0.21。

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工步距优化分析

大型机械在特大跨度隧道施工中易产生导坑施工步距加大等问题。以厦门机场高速公路巷东隧道工程为例,采用数值分析结合现场实测的方法,针对双侧壁导坑法施工中存在的导坑尺寸偏小、无法满足机械化施工操作空间、工效低等问题,通过扩大各导坑上下台阶的步距,增加掌子面与二衬的间距,提高了洞内机械化作业水平。数值分析表明,优化方案中初支轴力只有个别点的压应力增加较多,大部分的轴力及剪力变化幅度在4%以内,初支弯矩极值降低6%;围岩位移及初支结构内力极值变化都不大,处于合理范围内。地表沉降监测表明,最大沉降值为9.1 mm,最大变化速率为0.5 mm/d,均未超过允许范围,且沉降总体上趋于稳定。

独塔部分地锚式PC斜拉桥经济及设计参数研究

为得到独塔部分地锚式PC斜拉桥的合理设计参数范围,通过对拉索、主塔、锚碇、主梁的材料用量和造价进行计算,建立了全桥总造价及单位桥长造价公式,据此开展了独塔部分地锚式PC斜拉桥合理背索自锚比例、锚碇主跨长度比、边主跨比及塔跨比的研究,并与其他斜拉桥型进行了对比。结果表明:考虑全桥跨越能力时,背索自锚比例宜取0.336~0.487范围内的大值,边主跨比宜取0.487~0.544范围内的小值,考虑单跨跨越能力时反之;当主跨跨度较小时,可取适当小于依据上原则的取值,当主跨跨度较大时反之;塔跨比宜取0.372左右,对应的主跨边索倾角为20.4°左右,跨径较小时取较大值,跨径较大时取较小值,与其他斜拉桥型无明显区别。独塔部分地锚式PC斜拉桥仅在边跨自锚段空间受地形条件限制时经济性能优于独塔常规斜拉桥,在常规地形并无优势。

福厦高铁大跨度混凝土独塔斜拉桥设计

新建福州至厦门高速铁路跨越沈海高速公路主桥采用(30+145+145+30)m独塔双索面混凝土斜拉桥,采用塔梁墩固结体系。主梁采用预应力混凝土连续结构,单箱三室等高度鱼腹式箱形截面;桥塔采用花瓶式混凝土结构,高85.5m,塔端斜拉索锚固区采用混凝土锚固齿块结构,配置环向预应力钢绞线;斜拉索采用单丝涂覆环氧涂层钢绞线拉索,呈空间双索面、扇形布置。利用空间有限元程序MIDAS Civil建立主桥模型,选取合理的主梁边跨长度,对主梁应力与变形、桥塔应力、斜拉索强度安全系数与活载应力幅、抗震性能进行分析。结果表明:主桥主梁、桥塔、斜拉索的应力与强度、结构抗震性能均满足规范要求。该桥主梁采用前牵引式挂篮施工,桥塔采用侧位现浇+裸塔平转方案施工。

等截面连续梁合理边中跨跨径比

在不同跨数和不同边中跨跨径比的情况下,对等截面多跨连续梁结构的受力特性进行了分析.以结构的支反力、控制截面的最大正、负弯矩整体最小为目标,找出结构的最优边中跨跨径比.结果表明:无论是在均布荷载作用下还是在集中荷载作用下,边中跨跨径比接近0.8时,结构所受的支反力和弯矩较小,受力最合理,且结构受力基本不随跨数的改变而有较大变化.

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。

长距离等梁高截面矮塔斜拉桥结构设计分析

针对一座长距离等梁高截面形式的矮塔斜拉桥工程实例进行了有限元结构分析,并在此基础上通过改变桥梁主要结构设计参数(塔高、无索区长度),研究了结构在不同参数变化下的各种力学性能,得出了结构设计参数合理取值范围,为以后同类型桥型的设计提供参考。

单索面矮塔斜拉桥长度参数的影响分析

以广东省佛山市石湾特大桥为项目背景,参照国内外其他矮塔斜拉桥的设计参数,研究矮塔斜拉桥长度参数特性,通过改变边中跨比、塔高、梁上无索区长度、塔上无索区长度等设计参数,分别分析这些长度参数对主梁内力和位移、塔的内力和位移、拉索应力幅和拉索活载系数的影响,确定其比较合理的取值范围。

缆塔自平衡悬索桥边跨长度敏感性分析

为确定某主跨2300 m缆塔自平衡悬索桥的边跨长度,建立悬索桥有限元模型,研究了边跨长度参数对悬索桥结构动力特性和结构静力性能的影响规律,结果表明:悬索桥设置边跨后,主跨一阶对称侧弯振型频率有所提高,一阶反对称竖弯振型频率有所下降;设置边跨可以减小索塔附近主梁转角,边跨902 m悬索桥主梁竖向转角比无边跨悬索桥减小34.0%,主梁横向转角减小66.1%;随着边跨长度增加,悬索桥主缆缆力变化不大,但是索塔附近吊索索力逐渐减小;悬索桥索塔横向弯矩逐渐增大,但是轴力几乎没有变化;边跨长度参数对悬索桥索塔塔顶纵向位移影响显著,边跨902m悬索桥的塔顶纵向位移比边跨502 m悬索桥增大116.3%。可见,悬索桥设置边跨可以提高悬索桥的结构横向刚度,但是会降低结构竖弯刚度,同时边跨长度参数对悬索桥大部分静力响应参数影响较为明显。研究成果为该桥以及同类桥型设计提供参考。

抗震区多层框架住宅楼柱截面的选择

框架柱截面的选择已成为框架结构住宅设计的重要内容,通过柱轴压比的估算、边跨柱与角柱的宽度应满足的要求以及框架梁柱偏心问题的注意方面来阐述抗震区框架柱截面的选择。

基于挠度分析的等截面连续梁合理边中跨跨径比

等截面连续梁如边跨和中跨不等跨布置,边中跨跨径比对结构受力影响显著。本文基于奇异函数法推导在不同跨数和不同边中跨跨径比情况下,作用有均布荷载和集中荷载的等截面连续梁挠曲线方程,以各跨内向上挠度极值和向下挠度极值整体最小为目标,找出结构最优边中跨跨径比。综合均布荷载作用情况和集中荷载作用情况分析结果表明:当边中跨跨径比在接近0.82时,连续梁挠度总体最小,且结构挠度基本不随跨数的改变而有较大变化。