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双铰坦拱桥的模型试验研究与分析

双铰坦拱桥的模型试验研究与分析

作者：朱巍志大连理工大学

学位级别：硕士

拱桥是一种历史悠久，又充满生机的桥梁型式。与普通梁式桥型相比，拱桥不仅外形美观，而且跨越能力也比较大。在竖向荷载作用下，拱脚有水平推力产生，在拱截面内引起压应力，从而削弱了拱截面的拉应力，因而可以充分利用抗拉性能较差... 详细信息

拱桥是一种历史悠久，又充满生机的桥梁型式。与普通梁式桥型相比，拱桥不仅外形美观，而且跨越能力也比较大。在竖向荷载作用下，拱脚有水平推力产生，在拱截面内引起压应力，从而削弱了拱截面的拉应力，因而可以充分利用抗拉性能较差而抗压性能优越的混凝土材料。大连市泉水居住区四号路跨东北路桥主桥是跨度为88米，矢跨比1／12的箱形截面预应力钢筋混凝土双铰坦拱。本桥造型优美，建成后如跨越东北路的彩虹，将为美丽的大连再添一道亮丽的风景线。本桥主桥桥型特殊，矢跨比1／12极为罕见，全桥主梁为一单箱五室截面，桥面宽并且有平曲线，因此受力较为复杂。尽管本桥曲线夹角不大，只有8.05°，但是以往曲线桥的文献介绍的大部分都是梁桥，鲜有涉及曲线拱桥。本文以拱桥计算理论、有限元法、相似理论为理论基础，在总结有关桥梁结构试验方法的基础上，进行了大连市泉水四号桥的模型试验研究与理论分析，具体展开了以下几个方面的工作：以模型试验的相似理论为基础设计了全桥空间受力有机玻璃模型，通过平面杆系有限元模型对实桥的计算，在保证实验效果的前提下，确定试验的测点和荷载工况。将各工况下结构控制截面的实际应变和变形同计算值进行了比较，计算出结构的校验系数并绘出了应变沿桥宽方向的变化曲线，得到了箱梁的偏载系数，根据实测结果为同类桥梁的设计提出了有利的建议。利用MIDAS／Civil建立空间有限元分析模型，并用ANSYS建立的空间有限元分析模型进行校核。用MIDAS／Civil分析软件进行影响面计算以及活载的加载计算，将计算结果与平面杆系有限元简化分析模型的计算结果进行比较，并分析平面弯曲对本桥受力的影响，证明了本桥的设计采用平面杆系有限元简化计算模型是可行的。

关键词：坦拱矢跨比模型试验平面杆系有限元计算空间分析

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协作体系斜拉桥竖向自由振动理论研究

大连理工大学学报 2007年第2期47卷 201-205页

作者：余报楚张哲刘春城朱巍志大连理工大学桥梁工程研究所

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑加劲梁轴向压缩应变能和剪切应变能的影响,建立了协作体系斜拉桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了协作体系斜拉桥的加劲主梁竖向挠曲振动微分方程.同时以金... 详细信息

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑加劲梁轴向压缩应变能和剪切应变能的影响,建立了协作体系斜拉桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了协作体系斜拉桥的加劲主梁竖向挠曲振动微分方程.同时以金马大桥为例,构造了T构与斜拉桥协作体系的边界条件.求解出的竖向振动方程的解析解,与有限元数值结果对比吻合良好,证明了方法的正确性.这一方法可为同类型结构的固有振动特性分析提供参考.

关键词：协作体系耦合自由振动泛函广义变分

自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法

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土木工程学报 2010年第10期43卷 91-97页

作者：朱巍志张哲潘盛山许福友大连理工大学辽宁大连116023

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方... 详细信息

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方法提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法。运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行计算。计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁合理的成桥状态,并且计算得到的不变形预张力结果可以作为下一步的施工阶段分析计算的基础。

关键词：自锚式斜拉-悬索协作体系桥分步算法合理成桥状态不变形预张力无应力索长

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双套拱塔斜拉桥索力张拉优化及控制

桥梁建设 2012年第4期42卷 107-112页

作者：李冬朱巍志张哲大连理工现代工程检测有限公司辽宁大连116024

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。... 详细信息

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。优化后,赋予塔间索初张拉无应力长度,二次调索时调整到成桥状态的无应力长度;斜拉索自内而外安装并张拉,索力小于250kN的斜拉索,调整其初张拉无应力长度使索力满足测量要求,其他斜拉索直接张拉到设计的无应力长度。监控结果表明,采用优化后的索力张拉方法对该类桥梁进行施工控制,整个施工过程中结构安全、受力明确,得到的成桥索力误差小。

关键词：斜拉桥施工控制无应力状态斜拉索索力有限元法优化

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连续梁拱组合体系桥侧倾稳定实用计算

大连理工大学学报 2015年第2期55卷 152-156页

作者：许斐张哲王德慧朱巍志大连理工大学建设工程学部土木工程学院辽宁大连116024

研究了单承载面连续梁抛物线拱组合体系桥在竖向均匀荷载作用下的侧倾屈曲问题,首次用能量法推导了连续梁拱组合体系桥侧倾稳定计算的实用公式,并提出了边跨效应影响系数.将公式计算结果与有限元结果进行对比,验证了实用计算公式的正确... 详细信息

研究了单承载面连续梁抛物线拱组合体系桥在竖向均匀荷载作用下的侧倾屈曲问题,首次用能量法推导了连续梁拱组合体系桥侧倾稳定计算的实用公式,并提出了边跨效应影响系数.将公式计算结果与有限元结果进行对比,验证了实用计算公式的正确性.研究结果表明:提出的实用计算公式比较全面地考虑了影响连续梁拱组合体系桥侧倾稳定的因素,具有足够的精确性,使用简洁方便,对同类桥型的初步设计有很大的指导意义;同时表明边跨有利于桥梁结构的稳定,且在合理的边中跨比范围内增大边跨可进一步提高桥梁结构的侧倾稳定性.

关键词：连续梁拱组合体系桥抛物线单肋拱侧倾稳定实用计算边跨效应

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预应力异型曲线箱梁桥的设计与计算方法研究

公路交通科技 2008年第11期25卷 92-96,100页

作者：朱巍志张哲梅秀道黄才良大连理工大学桥梁工程研究所辽宁大连116085 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院湖北武汉430034

对城市高架桥和立交桥中经常出现的预应力异型曲线箱梁桥的设计和计算进行了分析和研究,结合实际工程,指出了该类桥梁在设计时应着重注意的问题和采取的构造措施,提出了适合该类桥梁设计计算的方法,提出了符合梁格截面划分原则的计算公... 详细信息

对城市高架桥和立交桥中经常出现的预应力异型曲线箱梁桥的设计和计算进行了分析和研究,结合实际工程,指出了该类桥梁在设计时应着重注意的问题和采取的构造措施,提出了适合该类桥梁设计计算的方法,提出了符合梁格截面划分原则的计算公式,并结合实际利用FORTRAN语言编制了梁格截面的自动划分和截面特性计算程序,利用该程序可以直接生成符合相关计算软件命令格式的截面参数文件,省去了梁格试分和大量截面特性计算的繁琐过程,使得变宽截面的梁格法计算不再费时费力,实践证明利用该设计计算方法可以效率较高的获得满足工程精度要求的计算结果,对于此类桥梁的计算和设计具有一定的指导意义和工程实用价值。

关键词：桥梁工程计算方法梁格法异型曲线箱梁桥预应力设计

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大跨度斜拉桥与T构协作体系的动力特性分析

公路交通科技 2007年第4期24卷 84-88,98页

作者：余报楚张哲朱巍志李斐然大连水产学院土木工程学院辽宁大连116023 大连理工大学桥梁工程研究所辽宁大连116023

协作体系的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是协作体系结构动力分析的基础和前提。通过建立空间有限元模型,对金马大桥这种独特的协作体系结构进行了动力特征分析,给出了前20阶频率和相应的振型,并且对同等跨径的普通斜拉桥... 详细信息

协作体系的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是协作体系结构动力分析的基础和前提。通过建立空间有限元模型,对金马大桥这种独特的协作体系结构进行了动力特征分析,给出了前20阶频率和相应的振型,并且对同等跨径的普通斜拉桥和剪力铰方案做了相应的动力特征比较分析,同时分别计算了各种结构参数变化对协作体系结构动力特性的影响,对其影响规律作了详细的讨论,本文的结果为协作体系的固有振动分析和抗震设计提供了理论依据。

关键词：桥梁工程大跨度斜拉桥空间有限元模型协作体系结构参数动力特性

自锚式斜拉-悬索协作体系桥的动力特性和三维地震反应分析

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公路 2009年第3期54卷 1-6页

作者：张哲朱巍志余报楚张凯大连理工大学桥梁工程研究所大连市116085 大连水产学院土木工程系大连市116085 山东交通学院土木工程系济南市250023

大连跨海大桥主通航孔方案为主跨800 m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥,对该桥进行了动力特性分析并按照三水准抗震设防目标的要求,用反应谱方法对该桥进行了地震反应分析。为了保证计算精度,取前120阶振型进行叠加计算,在反应谱计算中采用... 详细信息

大连跨海大桥主通航孔方案为主跨800 m的自锚式斜拉-悬索协作体系桥,对该桥进行了动力特性分析并按照三水准抗震设防目标的要求,用反应谱方法对该桥进行了地震反应分析。为了保证计算精度,取前120阶振型进行叠加计算,在反应谱计算中采用了CQC方法,得到的一些结论可为该类桥梁的初步设计与施工提供参考。

关键词：自锚式斜拉-悬索协作体系桥动力特性地震反应 CQC法反应谱

空间索面自锚式吊桥索股下料长度求解方法及敏感性分析

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中外公路 2008年第5期28卷 171-174页

作者：梅秀道汪正兴朱巍志崔清强中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院湖北武汉430034 大连理工大学

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型... 详细信息

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型,考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度得到各索股的真实索长。算例表明恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小;同一索股内钢丝长度差值最大为6.75cm。结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量。

关键词：空间索面自锚式吊桥索股下料长度 APDL语言