温度影响下主缆线形精细计算方法研究与应用

悬索桥施工前,应通过基于有限元方法的杆件正向装配及逆向拆除法来进行正反向计算,若2种计算得到的成桥状态各项数据闭合且合理,则可基于此确定其各项施工参数。但上述计算是基于设计基准温度,而施工时环境温度与设计基准温度存在差异,且主缆索股的垂度与线形受温度影响较大,上述2种温度的差异使得主缆架设完成时其空缆线形参数与理论值不一致。因此,在施工前及施工过程中应根据2种温度的差异对主缆形状的影响规律来调整空缆状态下主缆的线形。为此在悬索桥施工过程主缆线形的解析计算方法基础上,推导了2种温度影响下主缆形状计算表达式,并编写成数值计算程序用于主缆施工控制过程中,能保证施工完成时桥梁处于合理成桥状态,本计算方法也可用于其他悬索桥的主缆施工过程中。结合大跨径地锚式悬索桥算例,验证了悬索桥主缆施工过程中考虑温度因素的空缆线形计算方法的正确性。     

空间索面悬索桥空缆线形分析

空间索面悬索桥的鞍座曲线对空缆线形分析有较大的影响,若还是采用虚焦点法分析空缆线形将会得到不准确的结果。采用两种方法分析空缆线形的鞍座影响:解析迭代法在鞍座曲线上找切点分析空缆线形;基于ANSYS有限元软件准确模拟主缆与鞍座的接触关系分析空缆线形。两种方法的计算结果完全一致,均可作为空间索面悬索桥空缆线形的计算方法。     

江山北关大桥主缆索股架设研究

本文以浙江江山北关大桥为工程背景,应用解析法推导出自锚式悬索桥空缆线形方程,并研究了该桥基准索股架设期间各种误差对主缆线形的影响,以便使主缆空缆线形精确快速达到目标要求。     

大跨悬索桥主缆线形解析迭代法研究

基于悬索桥在恒载作用下的受力特点,建立了主缆线形控制计算的解析迭代方法,以此确定主缆无应力长度、成桥线形、空缆线形。算例结果表明该解析法具有适合程序计算、收敛速度快、计算精度高的特点,可用于悬索桥设计与施工控制计算。     

悬索桥施工误差对吊索长度的影响

悬索桥普通索股架设完毕后,测量空缆实际线形,修正计算后与理论值进行对比,并分析误差来源。对于空缆线形误差对成桥线形的影响,工程上通常采用一种简单的方法预测成桥时的主缆垂度,即认为成桥时主缆的跨中标高误差与空缆时的跨中标高误差相同。以工程实际为依托,采取另一种误差预测方法,并通过修正吊索无应力长度,使成桥线形符合设计要求。     

悬索桥索股架设全过程的非线性精确分析

为精确分析悬索桥主缆的成缆过程,基于悬索桥多跨悬链线空缆线形计算原理,分析了主缆索股架设过程中塔的受力与索股线形的变化规律.将索塔对主索鞍的作用等效成非线性弹簧,其刚度计入索塔的梁柱效应,导出了索塔的非线性抗推刚度和塔底截面弯矩的计算公式;根据悬索桥主缆索股架设方法,以空缆状态为基础,计算并分析了一座主跨1280 m的悬索桥索股架设过程中主索鞍处主缆的不平衡力、塔顶水平位移和塔底截面弯矩随索股架设的变化规律.研究表明,索股架设过程中,梁柱效应较小.     

基于ANSYS的人行悬索桥主缆及抗风缆找形方法研究

为了抵抗风荷载的作用,人行悬索桥通常会安装抗风缆。但安装抗风缆后,抗风缆和主缆受力会相互作用,相互影响,悬索桥在设计中面临抗风缆和主缆的共同找形问题。利用ANSYS软件通过不断迭代的方式首先进行抗风缆的找形,然后进行主缆的找形,最后进行模型合并,从而建立整个有限元模型。迭代的方法可以很好的确定带有抗风缆的悬索桥的成桥线形,对于此类悬索桥的建模提供了较为准确的指导建议。     

自锚式悬索桥主缆线形计算方法

以长沙市三汉矶湘江大桥为工程背景，对自锚式悬索桥的主缆线形及无应力长度的计算方法进行了研究，推导出两种基于不同假定下的主缆线形及无应力索长的计算方法：假定主缆自重沿跨径均布的抛物线法和假定主缆自重沿弧长均布的分段悬链线法。结果发现：抛物线法比较简单，但计算结果比较粗略；分段悬链线法考虑因素比较全面，计算相对复杂，但结果比较精确；对于空缆线形竖向坐标值两种方法的误差为0．739％，无应力索长计算两种方法的误差仅为0．31％。结果表明：抛物线法和分段悬链线法均可应用于自锚式悬索桥的主缆线形计算。     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响,在悬索桥空缆架设施工中,温度不仅改变主缆索股的长度,而且将引起主塔的偏位,这些都将导致主缆线形的改变.文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上,提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计,并以实例加以说明,可供桥梁施工技术人员参考.     

自锚式悬索桥施工控制的方法

研究表明,跨度在200m左右的自锚式悬索桥在活载作用下的行为基本符合弹性理论,但在施工阶段,自锚式悬索桥与地锚式悬索桥一样,存在严重的几何非线性。由于自锚式悬索桥在设计和施工方面的研究尚处于初期,虽然在主缆的空缆线形及吊索长度等方面可以借鉴地锚式悬索桥的经验,但是自锚式悬索桥的主缆是直接锚固在加劲梁端部的锚碇上,这样的受力特点使得自锚式悬索桥的施工顺序必须是先浇注或组装加劲梁,等到加劲梁达到一定强度或组装完成后再挂设主缆,最后才能张拉吊索。由于各种因素的影响,如吊索的承载力、张拉设备的数量和能力、主梁和主塔的承载力等,全桥的吊索必须多次逐步张拉,才能达到设计值。当然,最理想的是无限次均匀张拉至设计状态,但施工中全桥吊索张拉一遍需要花费很长时间,利用大量的人力和物力,这在工期和经济方面都是不能接受的。因此,如何在实际施工条件下,用尽量少的反复张拉次数使全桥的吊索拉力达到设计状态是施工控制需要研究的一个问题。     

悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发

按悬索桥的实际情况将主缆简化为受沿弧长均布荷载和吊点的集中荷载,主缆在吊索之间的线形为悬链线,在吊点处的线形则根据力学平衡条件和变形相容条件加以确定,因此悬索桥的主缆线形为分段悬链线.据此理论建立了一套悬索桥主缆成桥线形和施工过程计算的精确方法,并开发了真正的Win32软件Sgkz2000,笔者对其计算原理、方法和软件开发情况加以介绍.     

悬索桥索塔应力控制

悬索桥施工过程中索塔应力的监控非常关键。基于截面内力平衡的思路，提出了考虑徐变次内力情况下结构徐变、收缩的计算方法。某跨江特大跨悬索桥的应用表明该法应用方便，计算结果可靠。     

实用混凝土箱梁温度应力计算方法

骤然降温和日照温差在混凝土桥梁截面上产生非均匀的温度分布,从而产生温度应力,而各国规范给出的温度梯度模式又不能准确反应特定桥梁个体的实际情况。详细介绍了基于ANSYS的温度应力计算方法,可以考虑季节、桥梁地理位置、走向、材料特性、结构尺寸、翼缘板对腹板的遮阴作用等各种因素的影响,计算出一天任何时刻的温度分布,然后根据温度场计算结果用超级梁单元计算温度应力,不仅速度快而且对变截面梁、曲线梁等复杂情况均可取得满意结果。     

悬索桥重力刚度法及主缆水平拉力计算

对于大跨度悬索桥,加劲梁的抗弯刚度远远小于具备强大拉力储备的主缆的重力刚度,加劲梁的抗弯刚度的大小对全桥结构行为的影响只是处于次要地位。忽略加劲梁的抗弯刚度而将悬索桥当成一个单纯的索结构来分析它的内力和变形的方法就是重力刚度法。通过与悬索同跨简支梁的剪力和弯矩来明确重力刚度的概念,并揭示该剪力和主缆水平拉力、该弯矩和主缆挠度之间的关系。分别采用重力刚度法和通用软件ANSYS来计算悬索桥的内力和变形,其结果接近,说明采用重力刚度法计算的结果也是具有参考价值的。     

温度对悬索桥基准索股架设的影响

施工温度的改变对悬索桥基准索股放样时的线形及锚跨张力会产生较大的影响,如何高精度地修正这一影响因素给基准索股放样线形造成的施工误差十分重要;文章介绍了鱼嘴长江大桥基准索股施工放样时线形监控方法。采用解析法分析并计算了温度对悬索桥基准索股架设线形的影响修正,得到了单位变化量时该影响因素对主缆跨中控制点标高的影响值及锚跨张力的变化值,提出了基准索股架设中温度影响的修正方法,以供桥梁施工技术人员参考。     

基于无索鞍预偏的悬索桥施工控制计算分析

结合青龙山公园一号桥——地锚式空间索面悬索桥,介绍了该桥选用无索鞍预偏施工方法的特定背景,并论述了该种施工方法施工控制计算的特点。利用RM非线性有限元分析软件,建立有限元模型进行施工阶段仿真分析,得出控制参数,并根据计算结果,分析该施工方法的控制特点。研究丰富了无索鞍预偏施工方法的计算成果,对同类桥梁的施工控制计算有一定的参考意义。     

基于ANSYS-MATLAB联合仿真的大跨铁路悬索桥行车分析

针对大跨铁路悬索桥结构复杂、几何非线性显著的特点开展行车动力分析,提出了一种ANSYS与MATLAB实时交互、联合仿真的列车-轨道-桥梁耦合振动分析方法; 在ANSYS内建立悬索桥和轨道结构精细有限元模型,在MATLAB内基于多刚体动力学理论组装车辆质量、阻尼和刚度矩阵,并将轨道结构动力微分方程系数矩阵导至MATLAB中; 分别建立悬索桥子系统、轨道-车辆子系统的动力微分方程,然后基于异步长策略,以大时间步长在ANSYS内考虑主缆几何刚度,并通过更新结构刚度矩阵来求解悬索桥子系统振动响应,以小时间步长在MATLAB内考虑轮轨空间接触关系,并通过施加轨道不平顺来求解轨道-车辆子系统动力响应,2种计算软件通过实时交换数据实现子系统之间的耦合求解; 通过分析某单跨铁路简支梁桥的实测数据验证了该方法的正确性,并利用该联合仿真方法对主跨为660 m的某铁路悬索桥进行了行车动力计算。分析结果表明:随着车速的提高,桥梁动力响应增大,行车安全性与平稳性趋于恶化; 在车速不大于180 km·h-1的工况下,该悬索桥能够满足行车安全性要求; 在列车动力荷载作用下,不考虑悬索桥几何刚度会导致跨中竖向位移产生7.4%的计算误差; 考虑几何刚度、不更新桥梁刚度矩阵导致的桥梁与列车响应计算误差均不超过1%,能够满足工程计算精度需求。可见,提出的联合仿真方法可用于大跨柔性铁路桥梁的行车动力分析。      

独塔自锚式悬索桥动力特性分析

对计算悬索桥特性的3种方法进行了比较,并以一独塔自锚式悬索桥为例,采用ANSYS有限元软件,建立空间力学模型,计算此桥的自振频率和振形,并分析跨度比改变对独塔自锚式悬索桥动力特性的影响.研究结果对同类桥型的动力研究具有参考意义.     

山区峡谷桥梁设计基准风速的确定方法

为向山区桥梁设计提供重要参数,以某大跨度悬索桥为工程背景,在缺少桥址风速数据的情况下,利用桥位附近气象站资料,用气象学分析法计算出桥位处逐年最大风速;分别用极值Ⅰ型法和虚拟气象站法计算出桥位100年一遇最大风速;比较2种方法的计算结果,并偏安全地取较大值作为桥址基本风速;最后,通过地形修正,以得出桥梁设计基准风速.结果表明:气象学分析法比虚拟气象站法计算的桥梁设计基准风速小;在缺少桥位风速的情况下,宜采用虚拟气象站法计算出的桥梁设计基准风速.      

自锚式悬索桥主梁面内稳定实用简化计算方法的提出

自锚式悬索桥是一种将主缆直接锚固于加劲梁两端，由主梁直接承受主缆中水平分力的悬索桥。自锚式悬索桥的主梁在外荷作用下，处于压、弯状态，随着外荷载增大，主梁的压力增大到一定值时，可能产生平面内的压、弯失稳，因此，自锚式悬索桥主梁的稳定计算是一个十分重要的问题。主要在弹性支承连续梁临界轴力求解方法的基础上．提出自锚式悬索桥主梁临界轴力的实用简化计算方法。[编者按]