千米级高速铁路悬索桥静力特性分析

为了准确掌握千米级高速铁路悬索桥在静力荷载作用下的受力特征,结合现场试验和有限元模型,以主跨1 092 m的五峰山长江大桥为工程背景,研究特大跨径钢桁梁悬索桥在静力荷载作用下的结构力学行为,揭示不同加载工况下钢桁梁及主塔应力,主缆索股力,桥梁挠度,梁端转角,主塔、支座以及梁端纵向位移,吊索索力的变化特征,综合分析悬索桥的静力特性。研究结果表明：在不同加载工况下,上下游弦杆受力均匀,上下游斜杆受力变化较大;主塔塔柱受力变化较小,实测值与理论值之比在0.70～0.94之间;主缆各索股受力均匀,上下游侧索股应力变化一致,主缆整体受力性能良好;桥梁跨中实测挠跨比为1/530,小于设计挠度比1/487,梁端实测最大转角为0.56‰rad,桥梁竖向刚度较大,满足相关要求;支座纵向位移变化均匀,但受运营初期支座纵向摩阻力及阻尼器的影响,导致荷载较大时,纵向位移变化缓慢,使得理论值大于实测值,梁端位移与支座位移变化一致,桥梁纵向位移变化均匀;主塔塔顶纵向位移、吊索索力变化均匀,实测值与理论值吻合较好。研究成果不仅可为同类型桥梁设计提供借鉴,也可为桥梁后期运维提供“指纹”信息。     

自锚式悬索桥主缆架设与调索施工

介绍苏州索山大桥 3跨自锚式悬索桥主缆的架设与线形调整 ,包括猫道架设、索鞍安装、主缆架设、主缆股索的线形调整。     

清水河自锚式悬索桥的主缆线形监控计算

以成都市清水河桥施工为背景,对自锚式悬索桥施工过程中的主缆线形进行了计算监控。根据解析法理论编制的主缆位移程序,计算得出施工误差和主缆线形变化的关系式,并利用MIDAS6.7软件模拟了不同轮次吊索张拉对主缆位移的影响规律。通过计算数据与主缆施工的实测值进行对比分析,证明了主缆线形变化规律的正确性,可以满足施工和设计要求。     

斜独塔斜拉桥塔倾斜度对主塔和拉索的影响研究

运用大型通用有限元软件ANSYS建立模型,对不同的斜拉桥塔倾斜度情况进行计算,得出其对主塔和拉索的影响．结果表明,塔根弯矩有随主塔倾角的增加而增大的趋势,塔顶水平位移接近线性增大,斜拉索最大应力随主塔倾角的增加而线性增大。     

万州长江二桥悬索桥主缆设计

主缆是悬索桥的重要受力构件，精确计算其空缆线形、成桥线形和各索股无应力长度是悬索桥上部结构设计的关键。     

张家界大峡谷玻璃桥静载试验研究

张家界大峡谷玻璃人行桥采用异型悬索桥加玻璃桥面的大跨径组合体系,受力复杂,为了解该桥整体静力特性,通过现场静力试验,对实桥进行各工况作用下的模拟加载,并建立相应的有限元模型计算,将试验结果和计算结果进行对比,研究结果表明:静力荷载作用下,模型实测的应力、主梁挠度、塔顶水平位移、主缆线型、主缆及吊杆索力均与计算结果吻合较好,均满足规范要求,说明该桥具有足够的刚度和安全储备,为之后该类桥梁的设计和试验评价指标提供参考。     

大跨度三塔钢箱-桁结合梁斜拉桥受力性能研究

蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥为大跨度三塔双索面钢箱-桁结合梁斜拉桥,主梁首次采用适合重载铁路大跨度三塔斜拉桥受力特点的钢箱-桁组合新结构,钢梁制造安装精度要求高,施工技术难度大。通过研究钢箱-桁组合结构下主桁、主塔、斜拉索和桥面系的刚度,提出增设中塔稳定索来提高三塔双主跨竖向刚度。中塔稳定索面积为241 cm2能使挠度降低20%,中塔塔顶水平位移降低41%,塔底弯矩降低64%。     

不同纵向约束体系对三塔悬索桥地震反应影响研究

以一座三塔悬索桥为分析对象,采用SAP2000平台建立该桥空间动力有限元模型并进行非线性动力分析,研究了地震作用下,缆梁间设置中央扣、中塔与主梁间设置弹性索和二者组合使用对于该桥抗震性能的影响。分析结果表明,缆梁间设置中央扣可以显著减小主梁位移和中塔塔底剪力和弯矩,但会使各塔顶主索鞍座水平力和边塔内力增加;选用合理的弹性索刚度,可以有效控制主梁位移,同时使中塔与边塔的受力处于合理范围内;两者组合使用,能够进一步降低主梁位移和均衡中塔与边塔的受力,同时可以减小弹性索索力,更有利于中塔下横梁受力。     

特大跨度三塔铁路斜拉桥加劲措施的研究

以正在建造中的国内外第1座特大跨度的三塔铁路斜拉桥—蒙华铁路洞庭湖桥为研究背景,采用有限元仿真和模型试验,研究增设塔顶水平加劲索、中塔稳定索和1~3对交叉索对桥梁竖向刚度的增强效果及经济性。结果表明:3种加强措施都能明显地增加桥梁的竖向刚度,只要加大加劲索截面面积,都可将洞庭湖铁路斜拉桥静活载作用下的挠跨比从无加强措施时的1/436降到1/500以下;当将挠跨比降至1/500~1/600间的同一数值时,对于中塔塔顶顺桥向水平位移和中塔塔底弯矩,增设中塔稳定索的效果较增设塔顶水平索好,而增设交叉索效果较差;增设中塔稳定索的经济性远远优于直接增大主桁或桥塔刚度,当增设中塔稳定索将挠跨比从1/436降至1/500~1/600时,增设稳定索增加的材料造价只需要165~646万元,增大主桁所有杆件刚度增加的造价为5883~1 6943万元,增大三塔刚度增加的造价为7 008~22 994万元,单独增大中塔刚度增加的造价为2 975~11 606万元。研究成果已应用于蒙华铁路洞庭湖桥的设计和建造。     

既有双链柔式钢索悬索桥承载力评估

通过实桥病害调查及静动载试验,结合有限元模型,提出了考虑疲劳及钢材锈蚀影响的承载能力系数进行既有悬索桥承载力评估的方法,并应用该方法对某双链柔式钢索悬索桥的承载力进行了评估。结果表明,该悬索桥在当前状态下能够满足安全性要求,加劲梁不需要进行加固,但主缆及桥面已发生变形,需对悬吊系统进行校正;索塔顶水平位移过大,应予以加固。此类评估为既有悬索桥的养护、维修和技术改造提供了科学依据。     

一种悬索桥主缆计算的新方法

基于对主缆索段的受力分析,在建立各索段统一线形方程的基础上,找到主缆最低点的位置及其斜率,利用变形相容条件建立方程,以主缆张力水平分力的变化规律求解方程,提出一种受力更明确、适应性更强、计算更简便的主缆线形计算方法,并将其总结为斜率爬升法。该方法对平面主缆悬索桥的平面缆索结构均能保证求解收敛,经过算例论证,计算精度较高。在求解主缆水平分力的基础上推导主缆坐标、有应力长度和无应力长度的求解方法。同时研究主塔不等高时,主缆斜率最小点的位置和斜率大小变化情况,并研究不等高主塔对主缆受力和主缆线形的影响,结果表明不等高主塔的主缆斜率最小点会向较矮的主塔一侧偏移,且较小的主塔高差会对主缆受力和主缆线形产生较大影响。     

一种新型有限元模型在接触网绞线力学特性分析中的应用

针对多股捻制绞线力学模型提出一种新型有限元分析方法。采用分段截面轨迹节点扫略和滚动节点梁单元映射实现单股绞线有限元拓扑模型的自动生成;通过建立辅助极坐标系和局部笛卡尔坐标系,基于各向同性材料的弹性理论和绞线边丝与中心丝的几何协调分别建立拉伸和弯曲载荷作用下单股绞线边丝节点、同截面中心丝节点和相邻截面中心丝节点的位移约束方程,并将该方程推广应用至多股绞线结构;结合Timoshenko梁理论和Lagrange乘子法实现绞线结构有限元分析求解。最后,采用该方法对1个捻距长度的双股和单股绞线结构分别进行拉伸和弯曲2种载荷工况下的有限元分析,并与Costello理论计值进行比较。研究结果表明:该有限元分析模型能够精确模拟和预测绞线的力学特性,并为接触网承力索等绞线结构的力学分析提供理论模型和依据。     

关于自锚式悬索桥的非线性找形分析

针对自锚式悬索桥（永宗大桥）提出了非线性的找形分析方法，其主索采用三维形状。提出的程序由两步非线性分析构成。第一步仅对缆索系统，第二步则针对整个大桥系统。通过用传统的方法在主索各节点利用简化的力平衡，对一个三维主索的试验线形进行了计算。然后反复对纯缆索系统进行非线性分析，直到其线形与目标线形趋于一致，即，满足主跨中点的设计垂直垂度。即使在确定纯缆索系统线形方面做出了最大努力，然而因主索产生的巨大轴向力，导致加劲梁不可避免会出现初始变形情况。因此，为了对整个大桥系统进行非线性分析，需要预估框架初始力，包括计算不平衡荷载，以防止出现静载变形。通过数值应用分析传统方法与提议方法之间可能存在的差异。Elsevier Science Ltd．2002版权所有。     

东莞水道特大桥钢管拱安装施工关键技术

东莞水道特大桥主桥钢管拱为280m中承式钢管混凝土系杆拱桥,主拱肋采用无支架悬臂拼装扣挂体系固定的施工方法.采用可滑移式缆索起重机进行吊装,扣挂体系固定并进行拱肋线形的调整.对此重点介绍可滑移式缆索起重机、扣挂体系的设计和线形调整及拱肋线形的控制.     

自锚式悬索桥缆索施工技术

浙江海盐塘桥为3跨自锚式悬索桥,主缆、吊杆采用钢绞线索,主缆梁端锚固,塔顶分批张拉。结合施工,详细阐述海盐塘桥主缆、吊杆控制张拉力的确定,穿束、张拉顺序,张拉力控制及索力检测情况。     

高速铁路节段预制全胶拼连续梁施工线形分析

为保证节段预制全胶拼三跨预应力混凝土连续梁的设计成桥线形,通过长线和短线台座结合预制节段,再逐跨拼装节段成桥,采用初始切线位移法模拟计算逐跨拼装施工过程,新拼装单元沿着相邻的已经拼装完成单元的切向位移方向安装,计入刚体转动引起的竖向位移,保证制造线形、拼装线形计算与实际施工相符。参数敏感性分析表明,钢筋混凝土容重、混凝土弹性模量、钢束与管道壁摩擦系数分别增大10%时,梁体向上的竖向变形分别减小约30%、5%、1%;钢筋混凝土容重变化对线形影响很大,建议实测控制素混凝土容重波动在2%以内;采用实测的混凝土容重、弹性模量、有效预应力等参数计算和监控制造线形、拼装线形,预应力张拉前、后,计算与实测变形误差由6.6 mm降低到2.9 mm,最终梁面实测高程与设计高程最大误差6.4 mm,实现成桥线形高精度计算和施工。     

杭台铁路椒江特大桥线形控制关键技术

针对大跨度铁路桥梁线形控制存在的不足，依托杭台铁路（杭州—台州）椒江特大桥主跨480 m四线钢桁梁斜拉桥施工实践展开探讨。通过分析线形控制重点难点确定线形控制原则，采取主墩和桥塔预抬高施工控制、主梁安装桥面绝对坐标控制、斜拉索张拉施工控制、二期恒载加载与调索施工步序控制、调索精准控制等系列措施，指导钢梁架设及线形控制，最终成桥状态下轨道线形满足设计和安全运营要求。     

塔梁间纵向弹性约束对铁路斜拉桥动力特性及地震反应的影响

以某铁路斜拉桥为工程背景,研究了塔、梁间纵向弹性约束刚度取值对斜拉桥动力特性及主塔地震反应的影响.研究结果表明:纵向弹性约束对斜拉桥体系纵漂及主梁反对称竖弯振型影响较大.与漂浮体系相比,在弹性约束刚度的合理取值条件下,弹性约束使塔顶位移及塔身控制截面的弯矩有较大幅度的降低,但使部分塔身控制截面的剪力增大.     

延安火车站雨棚张弦梁随环境温度变化的结构性能研究

通过分析延安火车站雨棚张弦梁随温度变化的结构性能,得出“张弦梁可以在水平方向自由伸缩,则张弦梁结构的水平位移随温度变化而线形变化,而其它均随温度变化而变化很小;考虑滑动端支座不同的摩擦水平反力,则张弦梁结构竖向位移、索力、拱梁端部剪力、拱梁弯矩、拱梁中间轴力等均随温度变化而线形减小或增大。因此考虑滑动端支座水平反力的大小对张弦梁的变形、位移、内力等随温度变化的影响程度是设计中应该考虑的”。分析结果应用于延安火车站雨棚张弦梁结构施工中。     

粘滞阻尼器对钢桁梁斜拉桥纵向振动响应的影响分析

桂平郁江特大桥是南宁至广州铁路的重点工程之一,位于西江航运干线贵港至桂平河段,跨郁江主桥为(36+96+228+96+36)m五跨连续钢桁斜拉桥。设计速度250 km/h,为有砟轨道双线桥梁。由于桂平郁江钢桁斜拉桥的主梁和桥塔间采用纵向无约束的漂浮体系,列车制动及地震会引起主梁纵向较大的振动位移和桥塔根部较大的纵向弯矩,影响桥梁的正常使用和安全。文章以桂平郁江钢桁斜拉桥为例,对钢桁梁斜拉桥在列车制动力和地震作用下,粘滞阻尼器对结构振动响应的影响进行了详细的分析,结果表明:粘滞阻尼器能显著减小列车制动及地震作用下主塔塔顶位移及主梁位移,具有较好的减振效果;粘滞阻尼器能较好控制结构在塔梁连接处的内力,特别对主塔控制截面的弯矩及剪力改善较为明显,能够保证大桥的正常运行和安全。