大跨度自锚式悬索桥稳定性研究

利用大跨度悬索桥的挠度理论,建立了自锚式悬索桥加劲梁在恒载、恒载与活载及活载下的变形与荷载的平衡方程.对所建立的方程进行分析后,得到了如下结论:自锚式悬索桥加劲梁在恒载状态设计时,应按受横向荷载作用的压弯梁验算面内稳定性,但是活载作用下不存在面内稳定问题.此外提出了自锚式悬索桥的静力特性可以比拟为变高度连续桁架梁的观点,用此观点解释了所得到的理论研究结论.通过一座实桥的极限承载力分析和在根据实桥按比例制作的全桥试验模型上进行超载试验,证明了本文理论分析的结论是正确的.     

大跨径混凝土自锚式悬索桥非线性静力分析

介绍了自锚式悬索桥受力特点及其非线性分析理论,并以某一混凝土自锚式悬索桥为例,考虑主缆大位移、主梁和主塔的P-Δ效应、主缆吊索的初应力以及混凝土的收缩徐变等非线性因素的影响,对以下5种荷载组合:组合I(恒载+公路-I级+人群荷载)、组合II(恒载+公路-I级+人群荷载+收缩徐变)、组合III(恒载+公路-I级+索降温)、组合IV(恒载+公路-I级+整体升温)、组合V(恒载+公路-I级+主梁温差)进行了非线性力学性能分析.计算结果表明该桥力学性能满足设计规范要求.分析比较了结构参数及形式的变化对桥梁受力性能的影响,所得结论对同类桥梁的研究有一定的参考性.     

自锚悬索桥塔梁地震响应4参数估算法

基于弹性概念,提出了自锚式悬索桥塔、梁地震响应4参数估算法。该方法通过自锚式悬索桥静力分析和自身结构参数,查找对应图表中系数,对方案设计和初步设计阶段结构地震响应给出估算。所查找的图表基于《公路工程抗震设计规范》规定的7度地震区(8度设防)、Ⅱ类场地土,根据已有和在建的自锚式悬索桥资料建立分析模型,考虑几何刚度影响,利用恒载作用下平衡状态,输入3条地震波,且为了对比还进行了反应谱分析,得出相关图表。最后应用4参数法通过实桥算例与有限元分析结果进行对比,结果说明了该方法可以应用于自锚式悬索桥方案设计和初步设计阶段的塔、梁地震响应估算。     

自锚式悬索桥空间主缆线形的计算方法

基于空间分析模型,研究了自锚式悬索桥空间主缆线形的精确计算方法,根据主缆在吊杆之间的各索段在自重作用下呈悬链线,推导并研究了空间主缆在吊杆力作用下坐标的迭代计算方法.根据主缆空间线形及其理论交点,确定合理的鞍座位置,根据主缆无应力长度不变的原则,确定主缆的空缆线形.基于上述理论,以某空间缆索自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座位置、鞍座预偏量等,确定了该桥的合理成桥状态及空缆状态时的线形.算例分析表明:空间缆索自锚式悬索桥主缆线形计算方法是正确、可行的.     

悬索桥结构受力特性和计算理论综述

悬索桥主要由主缆、主塔、加劲梁、吊索、锚碇等部分组成,在外荷载作用下,各部分分别表现出不同的受力特征。详细阐述了悬索桥主要部分在静荷载作用下各自不同的特性,对悬索桥设计计算理论进行了综合分析和比较,较系统地提供了悬索桥的结构设计计算方法,对进一步优化悬索桥结构形式和探讨计算理论具有一定的指导意义。     

大跨自锚式悬索桥颤振稳定性的敏感性分析

基于桥梁多振型耦合的气弹性理论,建立了基于特征值问题的气动参数敏感性分析方法,并结合目前国内最大跨度的独塔和双塔自锚式悬索桥的风洞试验资料,分别探讨截面形状、气动阻尼、模态耦合、颤振导数等对桥梁气动性能的影响.分析结果表明:对于具有扁平流线型钢箱梁的自锚式悬索桥,其颤振临界风速的计算结果比较接近于薄平板,且绝大部分能量都集中到扭转振型上,表明对颤振发生起主导作用的是扭转模态;结构阻尼的增加在一定范围内对抑制结构响应所起的作用明显.以上特点表明自锚式悬索桥的空气动力性能与斜拉桥更为接近.     

独塔悬索桥基本参数研究

基于挠度理论以及等代梁法，分析矢跨比和高跨比对主缆和索塔用量的经济性影响和结构受力变形的影响，得出矢跨比和高跨比在经济性和结构刚度方面的各自适用范围.为验证建议范围内的矢跨比和高跨比可以满足结构经济性的同时亦满足结构的受力变形要求，试设计一座独塔双主跨悬索桥，并与中国某三塔悬索桥进行比较分析.结果表明：独塔悬索桥主缆用量比三塔悬索桥减少约14%，索塔造价减少约3.5%活载作用下独塔悬索桥主梁最大挠跨比、主梁最大转角以及塔顶最大纵向位移均小于三塔悬索桥.选择合适的矢跨比和高跨比的独塔悬索桥，可以兼顾结构的经济性和使用性，还可与三塔悬索桥方案竞争.     

多点随机激励下自锚式悬索桥的地震响应

通过引入均匀调制演变函数,来考虑地震激励幅值的非平稳性,同时应用虚拟激励法进行求解.由于该方法自动计算参振振型的互相关项和激励的互相关项,其计算结果精确高效.对一座自锚式混凝土悬索桥结构进行了地震反应分析.结果表明,地震动的非平稳行波效应和非平稳相干效应对自锚式悬索桥结构的地震反应产生很大的影响.     

自锚式悬索桥加劲梁颤振特性的CFD研究

采用任意拉格朗日-欧拉描述法、二阶Projection格式和有限体积空间离散方法,求解运动刚性桥梁断面绕流场得到气动力,由CFD(Computational Fluid Dynamics)输入和输出通过系统识别得到颤振导数．应用该方法进行了长沙湘江三汊矶自锚式悬索桥加劲梁颤振导数的识别,得到的颤振导数与节段模型风洞试验结果的一致性,证明了本文方法的正确性．     

管道悬索桥空缆下的索夹放样

悬索桥主缆的空缆线形和成桥线形差距较大,为确保悬索桥施工后的成桥线形最大限度地符合图纸设计线形,吊杆点位的准确性显得至关重要,而决定吊杆点位准确性的索夹在主缆空缆线形上的放样工作则是重中之重。采用悬链线无应力长度精确求解公式,详细分析了索夹点位在空缆状态与成桥状态之间的函数对应关系,并提出了索夹以坐标平距进行施工放样的迭代计算方法。以某管道悬索桥为实例,分析了索夹坐标平距放样数据,温度、跨度及放样过程等因素对索夹点位放样精度的敏感性和影响,其结果有利地指导了索夹放样施工工作。索夹实际施工放样结果表明,放样精度可控制在1 cm内,完全满足施工误差要求。通过工程实例,论证了所述索夹坐标平距迭代求解公式、索夹平距放样方法、温度和跨度修正方法等在悬索桥空缆下的索夹施工放样中的实用性。     

全海深ARV被动升沉补偿系统缆绳张力控制分析

本文以上海海洋大学深渊科学技术研究中心研发的11 000 m全海深复合型无人潜水器(ARV)的吊放为研究对象,考虑潜水器在大深度水深吊放与回收过程中的平稳性与安全性等问题,为消除母船升沉运动对潜水器吊放与回收的影响,防止带缆因张力不均而破坏甚至断裂,造成ARV损坏,结合特定海况下的吊放回收要求,提出了一种适应于全深海ARV吊放回收的被动升沉补偿系统。本文简述了被动升沉补偿系统的组成及其工作原理,对油缸进行了尺寸计算,利用AMESim软件对该系统进行了建模与仿真分析,并重点分析了缆绳的张力控制。数值计算和分析结果表明,该系统的缆绳张力满足全海深ARV吊放回收的使用要求,通过解决升沉补偿技术问题,分析了缆绳的张力控制。     

大型柔性摩天轮轮辐索预张力确定方法研究

以北京朝天轮结构设计为背景，通过分析确定轮辐索预张力需考虑的因素，给出了确定大型柔性摩天轮结构轮辐索预张力的方法，包括预张力值域的确定方法及其调整方法，在值域范围内调整预张力需考虑的各种因素，及估算合理预张力的简便算法.指出轮辐索预张力值域上限由180度索是否满足轮辐索安全系数确定，值域下限由0度索是否松弛确定；减小轮缘自重或适当减小轮辐索的安全系数可增大值域范围，而增大轮辐索截面积可能引起调整预张力的恶性循环；轮辐索预张力的确定还需考虑轮缘平面内外的刚度及90度索的松弛；由于轮辐索预张力和轮缘自重的比值R可大致决定结构的受力特性，故大型柔性摩天轮结构可采用与北京朝天轮相近的R值初步预估轮辐索预张力值     

重刚比对悬索静态位形影响的建模与分析

为探究悬索的自重、刚度及分布荷载对悬索的静态平衡位形的影响,通过悬索状态分类与悬索单元的受力分析与数学模型,引入无量纲参数,分析了悬索在自然态、无荷自重作用状态与有分布荷载作用状态下的基本静态性能。建立了考虑自重和分布荷载同时作用下的悬索静态张力与悬索单位长度重刚比、挠度及支座间距的数学模型。研究表明:当重刚比小到一定程度时(β≤10-2),悬索的静态位形基本重合,此时悬索的刚度对静态位形起主导作用,悬索的静态位形可以看成不可伸长的悬索进行处理;重刚比很大时(β≥10-1),悬索的自重与分布载荷对静态位形起主导作用,悬索自重与分布荷载越大,悬索的中央挠度也越大。重刚比小的悬索在接近原长跨距时,最大张力与水平张力会明显增大,但重刚比大的悬索增加的幅度不明显,说明重刚比大的悬索因为弹性模量小,主要产生了弹性变形,因此不能盲目拉紧悬索。最后利用挂重法对悬索的静态位形参数进行了实验验证,实验结果与理论结果的相对误差均在4.95%以内,说明了模型的可行性并达到了工程应用相对误差不超过5%的精度要求。     

斜张管桥钢索设计选型中应注意的问题

介绍了斜张桥钢索的设计构思,分析了钢索的材料选型和防腐性能、钢索的疲劳和非线性以及张拉与锚固等方面存在的问题,指出在斜张桥钢索的设计中宜采用辐射型或扇型的索型,并推广采用预应力钢筋作为斜张管桥钢索.可采用对钢索反复张拉的方法消除或减少材料非线性的影响,并从索的选型和施工两个方面解决钢索的几何非线性问题;可通过将恒载所产生的最大弯矩减到预定值和减小管道或主梁的位移来确定索施加的张拉力.     

论吉林省林业索道发展的决策

回顾吉林省林业索道发展的历程,走过了一条曲折的道路,进展十分缓慢,基本上是用用停停、断断续续。其主要原因是对各种索道的特点及它们的适用条件,缺乏综合分析和科学的决策。本文在总结历史经验教训,分析不同索道特点和应用条件后,提出对我省林业索道发展的决策。为我省林业索道的发展提供了科学依据,     

索托网架结构在干煤棚工程中的应用

提出了一种适用于大跨度干煤棚工程的结构形式——索托网架.通过与斜拉网架结构的对比分析,研究了索的位形对索力、网架特征部位杆件内力、杆件与索内力的比值以及挠度的影响,得出了索的合理位形.结果表明:索托网架结构可以更加充分发挥索应力高的特性,具有结构合理、用钢量低、净空高等优点,符合大跨度干煤棚的要求.     

斜拉桥钢索索力逐次调整的理论计算

本文介绍了用控制钢索实际张力调整斜拉桥钢索索力的一种方法，按此方法可使索力迅速达到设计要求。     

考虑弯曲刚度的斜拉索内共振分析

根据Hamilton原理,推导了考虑弯曲刚度的斜拉索三维非线性动力学方程,利用边界条件约化为二维系统,然后运用多尺度法分析了斜拉索可能的内共振模式,并运用数值方法研究了弯曲刚度对内共振的影响.结果表明:弯曲刚度使斜拉索固有频率变大,从而使斜拉索发生内共振的条件向左偏移,导致了斜拉索内共振的幅值和拍频都变大.     

索结构几何非线性分析的悬链线索单元法

基于索的基本假定和悬链线平衡方程,通过对沿索曲线均布荷载作用下的索段分析,得到了索端力和索的几何线形之间的对应关系;进一步通过索单元的柔性迭代分析,获得了内力改变和位移增量之间的关系,进而得到索单元的刚度矩阵和节点力,从而建立起了空间悬链线索单元的几何非线性有限元分析方法.经典算例结果证明了空间悬链线索单元的正确性,同时具有较高的精度,可为大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等几何非线性较强的结构精确分析提供强有力的计算工具.     

生态旅游景区简易悬索桥设计研究

根据生态旅游景区简易索桥设计的特点及要求，结合武夷山自然保护区桃源峪简易悬索桥工程设计，对悬索桥设计的关键部分－总体设计方案选优和主要技术参数的选择进行分析，使悬索桥设计达到美观、经济、安全、实用的目的。