加劲梁带外伸跨的大跨度悬索桥动力特性分析

为研究加劲梁外伸跨布置形式和约束体系对大跨度悬索桥结构动力特性的影响,基于国内某主跨1098 m的单跨悬索桥设计方案,采用有限元软件分别建立设置外伸跨、未设置外伸跨、设置悬吊外伸跨及加劲梁不同约束体系等多个模型.开展全桥动力特性分析,对比不同模型悬索桥结构动力特性的差异,分析加劲梁外伸跨布置形式和约束体系对该悬索桥刚度...     

柔性中央扣对单跨悬索桥的影响分析

为了解柔性中央扣对单跨悬索桥受力的影响,以宜昌庙嘴长江大桥为研究背景,建立该桥设置与不设置柔性中央扣的计算模型,进行结构静力和动力特性分析。研究结果表明:柔性中央扣对提高结构整体刚度影响较小,但对减小梁端纵向位移和降低跨中吊杆索力的作用明显,同时也能提高加劲梁扭转频率,增大相应频率出现的阶次,有利于提高桥梁的抗风稳定性。大桥成桥试验时,对结构的位移、内力、自振频率及结构振型进行了验证,试验结果与理论分析吻合较好。     

大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥结构体系研究

甬舟铁路富翅门公铁两用跨海大桥采用主跨388 m高低塔公铁平层挑臂式钢箱梁斜拉桥，为世界上最大跨度的高低塔公铁平层合建斜拉桥。为研究适用于大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥最优结构体系，结合富翅门公铁大桥结构不对称的特点，对5种不同类型半飘浮体系、塔梁约束体系进行比选研究。通过对5种约束体系在静、动力荷载作用下的桥塔弯矩、桥塔位移、主梁位移对比分析，推荐采用高塔侧设置固定支座、矮塔侧采用活动支座的约束体系，该体系抵抗纵向荷载能力强、释放体系温度变形差，与常用的半漂浮体系相比，在静、动力荷载作用下桥梁总荷载效应小，具有良好的静动力性能，其中静力作用下两桥塔塔底总弯矩降低15%,两侧梁端总位移降低51%,两塔顶位移减少29%;动力作用下两桥塔塔底总弯矩相当，两侧梁端总位移降低76%。     

中央扣对大跨悬索桥动力特性和地震响应的影响研究

为了探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以四渡河悬索桥为研究对象,建立该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其动力特性和在地震激励下的时程反应进行空间非线性分析。研究结果表明,中央扣提高了结构的反对称抗扭刚度和限制了结构的纵飘特性,同时加强加劲梁-主缆-主塔的动力耦合作用;1对柔性中央扣的设置方式对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,因而是不可取的;而刚性中央扣和3对柔性中央扣的设置方式对限制加劲梁纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致结构地震应力响应大幅增加,因而从抗震设计角度设置中央扣是"有得有失"的。     

中央扣对大跨悬索桥动力特性及地震响应的影响研究

为探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以重庆中渡长江大桥为研究对象,建立了大跨悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其进行动力特性分析和地震时程分析。研究结果表明:中央扣限制了结构的纵飘特性;设置中央扣对加劲梁和桥塔的地震反应有利,但会增大主缆的应力;中央扣的设置方式宜采用刚性中央扣。研究结果可为今后大跨悬索桥设计提供借鉴。     

呼准铁路黄河特大桥刚构连续梁设计关键技术研究

呼准铁路黄河特大桥主桥采用高墩、长联、大跨刚构连续梁的结构形式,为了确保结构设计安全,需要解决以下关键技术问题:选择合龙顺序、确定合龙顶力、减小梁体徐变下挠、解决梁端和支座处较大的水平位移等。结构设计时运用有限元程序对主桥进行了整体静力分析、箱梁横向环框计算、桥墩罕遇地震延性分析以及车桥耦合动力仿真分析等详细计算,确定主桥为2个固结墩;采用先合龙次中跨、再次边跨、然后边跨、最后中跨的合龙顺序;在设计条件下采用9 000 kN的跨中合龙顶力;通过调整钢束张拉顺序、二期恒载上桥时间以及预留体外预应力束等措施解决大跨梁的徐变下挠;通过设置梁端大位移伸缩装置及大位移活动支座适应梁体较大的水平位移。结果证明刚构连续梁的结构受力和变形均满足规范要求。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究

采用非线性有限元软件BNLAS进行超大跨径CFRP主缆悬索桥与超大跨径钢主缆悬索桥的静动力特性对比分析,从加劲梁约束体系、主缆安全系数、主缆矢跨比、主缆弹性模量4个方面进行超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究。结果表明:采用CFRP做超大跨径悬索桥主缆可大幅提高主缆应力中活载应力百分比和自振频率,但活载挠度大幅增加;随着跨径增大,加劲梁约束体系对超大跨径悬索桥的动力特性影响减小,3跨连续漂浮体系作为超大跨径CFRP主缆悬索桥加劲梁的约束体系较优;增大主缆安全系数可提高结构的竖向刚度、竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度和横弯基频基本无影响;减小矢跨比可提高结构的竖向和横向刚度以及竖弯基频和横弯基频,但会降低扭转基频;增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度,提高竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度、横弯基频以及主缆线形和应力基本无影响。     

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。     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

独塔双索面混合体系自锚式悬索桥设计与研究

以湖南某工程为背景,研究国内较少采用的独塔、双索面混合体系自锚式悬索桥的设计方法,提出主跨采用钢加劲梁边跨采用混凝土梁、减小边跨跨度、设置外伸跨等技术措施,降低加劲梁应力水平,使得结构更趋合理,同时节约了钢材用量,大幅度降低了工程投资。     

基于摩擦摆支座的轨道交通高架桥减隔震性能及设计方法研究

基于摩擦摆减隔震支座的轨道交通高架桥在地震时位移较大,相邻跨由于相位差的存在有相互碰撞的风险, 需探究在取得高隔震率的同时如何降低梁端相对位移,避免相邻跨结构产生碰撞。以北京市轨道交通平谷线高架桥 为背景,探讨在不同的地震峰值加速度区域减隔震设计的隔震效果,以及相对于延性抗震设计的经济优势;推导结 构体系周期的计算公式,提出梁端伸缩缝宽度的设计方法。分析表明,在 0.2g、0.3g 峰值加速度区域,墩柱隔震率 几乎持平,高峰值加速度区域减隔震设计具备良好的经济性;相邻跨体系隔震周期越接近,梁端相对位移越小。     

钢-混凝土连续结合梁动力性能试验研究

通过对合宁铁路钢-混凝土连续结合梁动力性能试验,测试钢-混凝土连续结合梁的自振特性和CRH2动车组、120 km/h试验货车和160 km/h试验客车通过时的动力响应.试验结果表明,钢-混连续结合梁可以满足这3种列车通过时的安全性要求;梁体的竖向、横向自振频率、跨中挠跨比、梁端转角、挠度、应变动力系数、跨中横向振幅、墩顶横向振幅、竖向加速度、支座横向动位移均符合相关规范和设计的要求.     

设计荷载作用下大跨度铁路悬索桥的梁端变位特征

以连(云港)镇(江)铁路五峰山长江大桥为工程背景,基于有限元分析,研究该桥在基础不均匀沉降、温度荷载、风荷载、竖向活载及制动力作用下的梁端变位特征及荷载组合效应。结果表明:梁端纵向位移主要影响因素为温度荷载和竖向活载,其次为纵向风荷载、基础沉降和列车制动力;梁端竖向转角受竖向活载和基础不均匀沉降影响最大;横向极限风荷载和温度荷载对梁端横向位移和转角存在一定影响;主、引桥之间的横向位移差引起梁端横向折角。除考虑梁端纵向位移和竖向转角外,铁路悬索桥在设计时也应关注梁端横向位移和横向折角,可通过结构约束体系、端横梁局部合理设计及主、引桥支座位置优化等措施满足梁端空间变位要求,从而为大位移梁端伸缩装置的设计和梁端区域行车的安全平稳提供有利条件。     

市域铁路大跨度简支钢系杆拱桥设计方案

市域铁路作为轨道交通体系的重要一环,在城市建设中占有重要地位。结合某市域铁路工程,研究大跨度简支钢系杆拱桥的适应性,分析其受力特性,并进行结构参数的对比研究。结果表明：200 m的简支钢系杆拱桥在市域铁路中的应用合理可行;采用带外伸跨的连续梁系杆拱体系,能大幅改善梁端转角,为该类型桥梁主跨的进一步拓展提供了一个可行的方向;拱桥采用较大矢跨比有利于结构受力;网状吊杆形式较竖直吊杆对结构竖向刚度、梁端转角改善明显。     

结构参数对钢-混组合桥塔自锚式悬索桥静力性能的影响研究

为了解钢-混组合桥塔自锚式悬索桥的静力特性,根据挠度理论,利用三维有限元软件Midas进行空间分析,对模型中主缆矢跨比、主缆抗拉刚度、加劲梁的横竖向抗弯刚度以及主塔纵向抗弯刚度参数进行横向对比。分析结果显示随着参数值的递增,结构位移在减小,而主缆的水平拉力和加劲梁的弯矩却呈现不同变化趋势,自锚式悬索桥的整体静力特性对主缆矢跨比、主缆的抗拉刚度以及加劲梁的竖向抗弯刚度的变化很敏感,而基本不受加劲梁的轴向刚度和主塔纵向刚度的变化的影响。     

无吊杆人行悬索桥设计研究

以昆明市某(12.2+49.1+12.2)m人行桥为工程背景,介绍该单跨无吊杆人行悬索桥的结构体系,相关设计参数和动、静力计算分析,并探讨恒载、活载和温度荷载作用下主缆、加劲梁和桥塔的受力特点;分析了主梁两端不同的边界条件对结构振动使用性能的影响和抗震性能,并对人群同步荷载作用下桥梁的响应时程进行计算。计算结果表明:将主梁两端固结能有效提高结构自振频率,从而满足人行桥振动使用性能要求。     

超大跨度公铁悬索桥结构体系参数分析

研究目的:公铁合建悬索桥是大跨度海湾桥梁的优先选择,是经济与社会发展的需要。然而,超大跨度公铁悬索桥超出了目前的设计规范,并且还没有主跨超过2 000 m的悬索桥实例,一些关键技术有待研究。本文以某海湾双塔三跨悬索桥的可行性研究为背景,分析了主要设计参数对结构体系的影响规律,为今后的理论研究和工程设计提供参考。研究结论:(1)合理的主缆边中跨比为0.22~0.33,合理的加劲梁边中跨比为0.05~0.10;(2)加大加劲梁恒载对结构体系的竖向和横向刚度均有较大的改善,但是以增加主缆量为代价;(3)增加列车长度,有利于使主缆受力均匀,不至于加劲梁局部变形过大;(4)减小主缆矢跨比,有利于提高结构的刚度,但主缆轴力与锚碇规模相应增大,需综合考虑;(5)本文分析归纳的一般性规律,对类似超大跨度桥梁具有参考价值。     

钢桁梁铁路悬索桥临时吊索施工工序研究

钢桁架铁路悬索桥自重很大,不同施工方法、主梁连接方式、施工架设顺序对施工过程中的结构内力与线形产生很大影响,因此有必要研究操作方便且满足结构要求的施工方案。以某单跨桁架铁路悬索桥为工程背景,提出边跨无索区加临时吊索的施工方案,并对从梁端向跨中施工与从跨中向梁端施工两种施工工序对结构内力、位移的影响进行对比研究。结果表明,从梁端向中跨跨中施工和从中跨跨中向梁端施工均满足安全要求,但从中跨跨中向梁端施工时的全桥各主桁杆件最大拉、压应力更均匀,且桁架梁的变形较小。     

大跨径三塔悬索桥抗风性能分析

针对泰州长江公路大桥在抗风设计方面的难点与特点,研究三塔悬索桥抗风性能,包括三塔悬索桥的动力特性、加劲梁断面的静力稳定性、颤振稳定性以及涡激共振等,揭示三塔悬索桥的部分抗风特性。     

成昆铁路矮塔斜拉桥减隔震体系研究

成昆铁路金沙江大桥位于高烈度地震区，为跨度超过200 m的预应力混凝土矮塔斜拉桥，其减隔震体系关系到铁路运行的安全稳定性。为优化金沙江大桥的减隔震体系，利用MIDAS Civil软件对其支座结构进行有限元建模和计算，分析双曲面球形减隔震支座和三摩擦副双曲面球型减隔震支座及剪力榫结构的动力时程结果。研究结果表明：在罕遇地震下，双曲面球形减震支座结构能够有效减少主塔的墩底剪力和墩底弯矩，其位移大于400 mm,而桥梁纵向伸缩缝尺寸为300 mm,因此支座不满足桥梁纵向位移要求；三摩擦副双曲面球型减隔震支座墩底弯矩增大，墩顶位移和墩底剪力显著减小，墩顶位移为236 mm,小于纵向伸缩缝尺寸，桥墩间的内力相近，减小梁端伸缩量，有利于全桥的内力分布、梁端伸缩装置的设置及列车的平稳运行。