自锚式悬索桥施工过程模拟分析

基于UL列式的虚功增量方程,推导出了适用于悬索桥缆索几何非线性分析的两节点悬链线索单元,并在此基础上,提出了一套模拟自锚式悬索桥施工全过程的精细迭代算法.以佛山市平胜大桥独塔自锚式悬索桥(主跨350 m)为例,对加劲梁的施工拟采用2种模拟方法,方法1为“等效集中力法”,即把加劲梁的重量等化为集中力作用在主缆上,而方法2则是考虑加劲梁的重量由主缆和加劲梁共同承担.应用自编程序,分别对其进行了施工过程的模拟计算,得到了各自的鞍座及索夹偏位、主缆初始线形等架设参数以及一期恒载、二期恒载状态下的结构几何形状及内力.通过对2种施工模拟方法的比较分析得出,方法1具有较好的可行性.     

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。     

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.     

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.     

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.     

大跨悬索桥动力特性的敏感性分析

以四渡河悬索桥为研究背景,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣的设置方式对大跨悬索桥动力特性的影响.结果表明,土-桩-桥相互作用对悬索桥动力特性的影响主要是以塔振动为主的频率减小;中央扣的设置使得悬索桥刚度有所增加,相应的各阶频率增大,但各类振型受影响的程度不同,其中反对称扭转振动频率和以纵飘振动为主的频率增加最为显著,并且刚性中央扣作用高于柔性中央扣.     

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.     

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．     

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.