收缩徐变对高速铁路斜拉桥单箱单室混合梁位移的影响及调控

以某主跨300 m的高速铁路无砟轨道混合梁斜拉桥为背景,运用Midas/Civil有限元软件建立其数值模型,进行桥塔、桥面板、箱梁等混凝土构件收缩徐变对主梁位移影响研究,并提出主梁位移调控措施。结果表明:成桥10年后,混凝土收缩徐变引起的跨中主梁向下位移共计79 mm,桥塔、桥面板、箱梁收缩徐变的影响占比在施工阶段分别为58%,32%和10%,在运营阶段分别为48%,38%和14%;跨中主梁向下位移的主要原因是桥塔和桥面板变形,混凝土收缩徐变缩小了桥塔竖向及桥面板纵桥向尺寸,改变了斜拉索锚点位置及索力,导致主梁在施工阶段和运营阶段分别产生56和18 mm的向下位移;预抬高斜拉索的桥塔锚点位置10 mm,可消除混凝土收缩徐变引起的钢梁架设初始误差;混凝土桥面板预制后存放6个月、桥塔采用低徐变混凝土、成桥后延迟90 d铺轨等措施,能改善混凝土收缩徐变对单箱单室混合梁位移的不利影响,可减小跨中主梁向下位移3%~38%。

独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥抗震性能研究

【目的】研究独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的抗震性能,并探明非对称结构地震响应的差异。【方法】以长沙香炉洲大桥西汊航道桥为依托,采用MidasCivil软件建立非对称钢-混混合梁斜拉桥全桥有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震响应分析,并重点研究了结构非对称性对斜拉桥辅助墩、过渡墩及其桩基抗震性能的影响。【结果】独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的动力特性和地震响应规律呈现出明显的非对称性,非对称布置的两过渡墩和两辅助墩在地震作用下的内力响应存在较大差异,结构的非对称性对横向地震更加敏感,在抗震设计时应予以重视;除两过渡墩桩基外,长沙香炉洲大桥按照静力计算设计的结构尺寸及配筋形式均能满足各工况地震作用下的抗震性能目标;塔身、墩身在横向+竖向地震作用下的安全储备均大于纵向+竖向地震的,桩基在横向+竖向地震作用下的安全储备几乎都小于纵向+竖向地震的;受结构非对称性的影响,边跨的27#过渡墩桩基总是先于主跨的31#过渡墩桩基发生破坏;在横向地震作用下,受群桩承台影响横向各排桩基地震轴力有较大差异。【结论】从经济性和抗震合理性角度出发,应对独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥进行差异化的抗震设计,研究成果可为非对称斜拉桥及其他非对称桥梁结构的抗震设计提供有益参考。

独塔双索面斜拉桥荷载试验研究

为准确评估斜拉桥成桥时的承载能力及工作状态,检验桥梁结构是否达到设计及有关规范规定的要求,为桥梁交工验收提供技术依据,以沥桂大桥(独塔双索面预应力混凝土斜拉桥)为研究对象,采用Midas Civil建立了斜拉桥有限元模型,介绍了斜拉桥荷载试验检测的主要测试断面及测试内容,对比分析了主梁应变、挠度、主塔塔顶纵桥向水平位移、索力增量等静力理论计算值与实测数据,并对该桥的自振特性及动力特性等动力荷载试验进行了分析。结果表明:1)该桥各项静载试验参数、校验系数均在规范要求的合理范围内,相对残余均小于20%;2)结构的自振频率、阻尼比及动力响应均处于正常工作状态,该桥整体处于弹性工作状态,受力状态良好,满足设计荷载及有关规范的使用要求。

单索面曲梁人行悬索桥设计探讨

单索面曲梁人行悬索桥桥型新颖美观,空间异型曲面结构受力复杂。单侧悬吊曲梁承受偏心力矩和水平分力,通过调整三角形截面桁架梁的重心位置和主梁悬吊点的高度,桁架梁上弦杆和下弦杆的水平径向抵抗力均指向曲线外,实现曲线杆件以轴向受拉为主,提高其稳定性。单侧倾斜空间索面布置于曲梁外侧,利用有限元迭代计算修正空间主缆节点坐标、内力及吊索张拉力,得到成桥线形。斜塔两侧主缆形成水平夹角,通过在塔顶张拉2根背索平衡主缆水平分力,确保主塔的整体稳定性。结合跨径300 m单索面曲梁人行悬索桥设计,有限元模型计算结果表明,承载力和变形满足规范要求,为同类型桥梁设计提供参考。

独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系研究

为研究独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系,以主跨2×350 m的济南绕城高速二环线北环段工程黄河特大桥主桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥空间有限元模型,对比不同纵向、竖向约束体系方案下结构的荷载响应、自振特性,分析不同塔梁约束体系对独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥静、动力性能的影响。结果表明:塔梁处竖向双排支座有效约束了塔梁之间的相对转动自由度,使塔梁协调受力,相较于传统的全飘浮体系和竖向单排支座体系,竖向双排支座体系提供了更大的整体结构刚度;设置纵向约束能显著增强独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥结构纵向刚度,建议在纵向上设置固定约束;相较于传统塔梁墩固结体系,竖向双排支座体系对主梁提供了更强的转动约束,且塔梁间约束在构造上处理简单。该桥桥塔处设置竖向双排支座并设置纵向固定限位装置。

单塔双索面大跨径斜拉桥荷载试验技术研究

斜拉桥作为大跨径桥梁的主要形式,具有跨越能力强、结构轻巧、造型美观的特点,斜拉桥的荷载试验是通过对斜拉桥结构直接施加荷载后进行有关检测、数据分析,从而了解斜拉桥结构在试验荷载作用下的实际工作状况,进而评定桥梁结构施工质量和使用状况。通过桥梁的荷载测试,可以对桥梁的施工质量和结构受力性能做出判断,根据测试结果推断桥梁结构的实际承载能力,确定斜拉桥的实际运营情况和使用状况,为桥梁的验收、后期的运营使用提供科学有效的依据。论文通过某斜拉桥的主桥为例,对单塔不等跨斜拉桥荷载试验过程及要点进行研究分析。

大跨度独塔混合梁斜拉桥静载试验分析

文章针对某大跨度独塔混合梁斜拉桥实施了静载试验,通过模拟桥梁在实际使用中的受力情况,对桥梁的变形、应力和位移等参数进行测量和分析,中跨处挠度、跨中扭转、桥墩沉降、应力测试结果均符合当前要求,桥梁的主梁和主塔均表现出良好的变形性能,桥梁结构质量良好。根据测试结果,可定期对桥梁进行检查和维护,保证桥梁结构稳定性。

独塔单索面混合梁斜拉桥偏载扭转效应分析

为研究单索面混合梁斜拉桥扭转效应影响,以佛山市顺德区容桂特大桥(跨径组成为136m+254m)为背景,利用通用软件MIDAS Civil建立独塔单索面混合梁斜拉桥壳、梁混合单元有限元模型,分别提取对称荷载与偏载作用下主跨钢箱梁与边跨混凝土箱梁的控制截面应力及位移进行比较分析。结果表明,该桥主梁偏载扭转效应明显,活载分析采用常规设计1.15偏载系数偏不安全,建议适当放大以保证设计安全性。

双塔单跨混合梁自锚式悬索桥缆梁同步施工方案

针对双塔单跨混合梁自锚式悬索桥传统上"先缆后梁"总体架设方法修建临时锚固体系造价高、工期长,且由临时锚固体系转换到永久锚固体系过程中工序复杂及"先梁后缆"总体架设方法工期长、成本高、风险大的弊端和不足,以株洲枫溪大桥为工程背景,提出"缆梁同步"施工方案。分析了不同跨径、垂跨比下锚固处空缆水平力的大小,计算了单墩所能抵抗最大不平衡水平力的量值,确定了该施工方案的可行范围。研究结果表明:(1)锚固处空缆水平力随跨径的增大而增大,随垂跨比的增大而减小。(2)跨径100~300m、垂跨比1/6.0~1/4.0、锚固处空缆水平力在2 900kN以内;跨径100~300m、垂跨比1/8.0~1/6.0以及跨径300~450m、垂跨比1/6.0~1/4.0时,锚固处空缆水平力在6 400kN以内;跨径300~450m、垂跨比1/8.0~1/6.0时,锚固处空缆水平力都在6 400kN以上,最大值超过10 000kN。(3)该不平衡水平力由锚固处以下边墩承受,跨径100~300m、垂跨比1/6.0~1/4.0的该类桥梁可实施该方案。(4)墩顶适量配重,或边墩受拉区配置一定预应力筋,或在设计阶段增大边墩截面或惯性矩,能使该方案在墩高更高、跨径更大而垂跨比更小的该类桥梁中实施。该成果在依托工程中的应用效果良好。

大跨度单索面曲线悬索桥人致振动舒适性及减振措施研究

随着桥梁美学和城市景观的追求以及新型轻质高强材料的运用,人行桥梁的跨度不断增大,基频不断降低,带来的人致振动问题也日益突出。以厦门山海健康步道节点二桥梁——单塔单索面曲线悬索桥为背景,通过行人激励下人致振动响应,分析人致振动峰值加速度和侧向锁定及其临界人数,并对安装调谐质量阻尼器(TMD)减振方案进行参数优化。结果表明:在人致振动竖向敏感频率范围内,即3 Hz以内,共有19阶模态,且模态振型耦合现象严重,不仅有主梁与桥塔、主缆耦合振型,还有主梁竖向与侧向耦合振型;第10阶和第15阶人致振动加速度峰值分别为2.127 m/s^(2)、3.778 m/s^(2),超出CL1级舒适性指标,第7阶临界锁定人数为236人,小于设计人数1235人;提出安装TMD并优化其基本参数,安装TMD后桥梁满足人致振动CL1级舒适性要求。

天津保定桥索塔锚固区钢锚箱空间分析

天津保定桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,索塔锚固区采用钢锚箱结构。本文建立空间实体单元有限元模型,对索塔锚固区钢锚箱结构的应力状态和应力分布规律进行仿真分析。采用非线性接触方法模拟了钢锚箱中承压板与锚垫板之间的紧压密贴关系。结果表明,在最不利荷载组合作用下,钢锚箱的应力分布合理,索力传递流畅,承载力满足设计要求。最后提出了改善索塔锚固区受力性能的构造措施。

不对称独塔斜拉桥塔梁同步施工的可行性研究

斜拉桥建设中往往采用先建塔、后做梁的施工顺序,若采用塔梁同步施工方法,可以有效缩短工期同时减少工程预算,为了研究该方法在不对称独塔斜拉桥中使用的可行性,依托实际工程,利用有限元软件,计算得到采用塔梁同步法施工的结构内力、应力、线形等结果,并与采用先塔后梁施工方法的结果对比分析。结果表明,采用塔梁同步施工,对箱梁的内力、线形与支座反力影响很小,但会小幅增加主塔所受弯矩与截面应力和塔横梁的成桥应力与施工过程控制应力。总体上塔梁同步施工方法优于传统的先塔后梁施工方法,即以牺牲主塔5%左右的应力储备,大幅缩短施工工期,同时减少可观的工程预算。

独塔协作体系斜拉桥设计参数分析

协作体系斜拉桥是一种较为新颖的斜拉桥结构形式。对于工程中常见的独塔不对称协作体系 ,从主跨无索区长度及主梁的高跨比着手 ,分析协作体系斜拉桥索、塔、梁的受力及变形状态 ,对上述设计参数提出合理的取值范围。

独塔斜拉桥的建设与展望

通过对国内外２０座独塔混凝土斜拉桥资料的归纳整理，分析了该类桥的结构特点与经济性，并介绍武汉江汉四桥及宁波大桥两座大跨度独塔斜拉桥的设计情况，展望了独塔斜拉桥的发展前景。

独塔双索面曲线斜拉桥方案设计

介绍了一座独塔双索面曲线斜拉桥方案设计的内容,包括结构体系选择、主梁类型选择、索塔横向受力研究及斜拉索索形选择等。为确保结构安全,建立有限元模型进行了详细的静、动力分析,结果表明斜拉桥各部分构造合理可行。

单索面独塔斜拉桥振动台模型试验研究

对某单索面独塔斜拉桥进行振动台模型试验设计,以及白噪声扫频试验和模拟地震试验,详细分析试验结果,并将其与计算结果进行比较分析,验证计算结果的正确性。

公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。

一座三塔低塔斜拉桥的方案设计研究

低塔斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种桥型,适用跨度介于梁式桥和斜拉桥之间.结合抚顺永安桥重建工程的方案设计情况,介绍了抚顺永安桥单索面三塔低塔混凝土斜拉桥的设计,结构和动力特性等.分析了低塔斜拉桥的桥型特点、受力特性和设计和施工要点.

基于Midas Civil的单塔双索面折塔斜拉桥关键施工阶段的有限元分析

依托四川某单塔双索面折塔斜拉桥,利用有限元软件MIDAS Civil对斜拉索索力进行分析,并基于影响矩阵法对斜拉索初始拉力系数进行求解,从而较为准确地对合理成桥状态进行确定。根据桥梁结构制定了2种施工方案,然后分别对2种施工方案下的斜拉桥主要施工步骤进行有限元分析,通过分析斜拉索、主塔和主梁的位移及内力,并与实测数据对比,最终得到较优的施工方案。

单索面部分斜拉桥索梁锚固区疲劳试验研究

针对单索面部分斜拉桥索梁锚固区结构复杂,疲劳性能不明确的问题,对重庆千厮门嘉陵江大桥索梁锚固区进行有限元数值模拟及足尺模型静力和疲劳试验,研究其制造工艺、构造细节的疲劳性能。试验结果表明:结构的实际抗疲劳性能良好。