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公路交通科技 2021年第4期38卷 71-75,91页

作者：王鹏唐清华闫海青周涛长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

悬索桥吊索是整个结构较为薄弱的位置,吊索突然断裂对相邻吊索存在巨大冲击,内力在短时间内迅速增大,存在破坏的风险,从而影响整个桥梁结构安全。依托空间缆索悬索桥宝塔坪特大桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构空间模型,采用杀死单... 详细信息

悬索桥吊索是整个结构较为薄弱的位置,吊索突然断裂对相邻吊索存在巨大冲击,内力在短时间内迅速增大,存在破坏的风险,从而影响整个桥梁结构安全。依托空间缆索悬索桥宝塔坪特大桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构空间模型,采用杀死单元的方式使特定位置的吊索退出工作。考虑结构阻尼的影响,进行瞬态非线性时程分析,研究空间缆索悬索桥不同位置、不同数量吊索断裂时,相邻吊索瞬时内力响应情况以及整个结构的强健性。结果表明:单根吊索断裂时,对左右两侧相邻3根吊索的内力扰动较大,更远处的吊索在内力重分布平衡之后,其内力值变化很小;吊索断裂位置越往跨中靠拢,相邻吊索的损伤动力响应越大,结构破坏风险以及安全隐患越高;跨中同侧连续两根吊索同时断裂时,相邻吊索的瞬时损伤动力超过吊索的破断力,断索瞬间有一定概率导致相邻吊索也发生断裂,进一步可能引起邻近吊索依次连续断裂,最终导致结构破坏。因此有必要在跨中短吊杆处设置中央扣或者采用刚性短吊杆,防止跨中短吊杆疲劳破坏,达到提高结构强健性的目的,同时有必要加强跨中短吊索的疲劳检测频率。

关键词：桥梁工程强健性瞬态时程分析空间缆索悬索桥吊索脆断

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空间缆索悬索桥体系转换方案研究

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武汉理工大学学报 2014年第7期36卷 91-95,113页

作者：齐东春汪峰三峡大学土木与建筑学院宜昌443002 西南交通大学土木工程学院成都610031

为探索空间缆索悬索桥合理的体系转换方案,以主缆空间效应显著的江东大桥为原型,按照几何缩尺比1∶16设计了全桥缩尺模型,利用该模型进行了3种体系转换方案。体系转换后模型的索力及线形与理论计算非常一致,说明所采用的计算方法在吊索... 详细信息

为探索空间缆索悬索桥合理的体系转换方案,以主缆空间效应显著的江东大桥为原型,按照几何缩尺比1∶16设计了全桥缩尺模型,利用该模型进行了3种体系转换方案。体系转换后模型的索力及线形与理论计算非常一致,说明所采用的计算方法在吊索力控制、线形控制方面具有足够的精度。结果表明,通过调整吊索的张拉次序可以解决部分吊索安装前后横向角度差变化大的问题;由于主缆的扭转刚度难以准确确定,为减小施工误差,可通过扭转角的实测数据及时修正索夹空间安装角度,同时吊索索夹应尽量延迟安装紧固。

关键词：空间缆索悬索桥模型试验体系转换施工控制

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空间缆索悬索桥受力特性及缆索成桥线形分析

空间缆索悬索桥受力特性及缆索成桥线形分析

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作者：罗东生大连理工大学

学位级别：硕士

桥梁必需的使用宽度是有限的,而随着跨径的不断增大,宽跨比不断减小,从而使得桥梁的横向刚度也不断减小,同时宽跨比的减小又影响到桥梁的动力稳定性。因此,如何在提高悬索桥跨越能力的同时,保证其足够的横向刚度和稳定性,是悬索桥至关... 详细信息

桥梁必需的使用宽度是有限的,而随着跨径的不断增大,宽跨比不断减小,从而使得桥梁的横向刚度也不断减小,同时宽跨比的减小又影响到桥梁的动力稳定性。因此,如何在提高悬索桥跨越能力的同时,保证其足够的横向刚度和稳定性,是悬索桥至关重要的问题之一。空间缆索悬索桥由主缆和吊索形成了一个三维的索系,在对竖向承载能力影响不大的情况下,缆索系统的横向承载能力得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的横向刚度和抗扭刚度。空间缆索悬索桥的优越性能的发挥必须以成桥时的精确的构形为基础,主缆形状直接决定其自身的无应力索长、吊点位置及吊杆的无应力长度,这些参数都是设计和施工控制中必不可少的。由于空间缆索悬索桥是由主缆和吊索形成的三维索系,空间索面悬索桥的成桥缆索坐标更需要精确的解答。本文以营口市鲅鱼圈青龙山公园一号桥——地锚式单跨空间索面悬索桥为背景。主要计算分析内容为:1.利用ANSYS对该桥建立三维有限元全桥模型,并以对于梁的竖向承载力不变为原则建立三维平行缆索体系模型。对比这两个模型的在偏载,横向静风荷载控制点的位移,并对比其代表横向刚度和抗扭刚度的振型,论证空间缆索体系的悬索桥在横向刚度和抗扭性能都较平行缆索体系悬索桥有一定的优越性。2.引入了空间缆索悬索桥主缆线形计算的精确方法——空间悬链线方法,并以此方法比较了传统的计算主缆线形的方法的差别。虽然目前空间缆索悬索桥还只用于中小跨径悬索桥中,但随着悬索桥跨径的不断增大,为提高结构的横向受力性能和抗扭刚度,改善结构的动力稳定性,将来大跨径悬索桥也可能采用空间缆索。所以,对空间缆索的研究是有时代性的意义的。

关键词：空间缆索悬索桥动力特性空间悬链线解析法主缆线形

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空间缆索悬索桥主索鞍构型与力学特性研究

空间缆索悬索桥主索鞍构型与力学特性研究

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作者：甘祥西南交通大学

学位级别：硕士

空间缆索悬索桥已得到越来越多的应用,因其主缆的三维线形,导致空间缆索体系悬索桥在索鞍等结构上与平面缆索体系有较大差异。在空间缆索悬索桥常用的两种索鞍形式,空间曲线索鞍和斜平面索鞍,二者在构造及线形上存在差异,目前还缺乏对... 详细信息

空间缆索悬索桥已得到越来越多的应用,因其主缆的三维线形,导致空间缆索体系悬索桥在索鞍等结构上与平面缆索体系有较大差异。在空间缆索悬索桥常用的两种索鞍形式,空间曲线索鞍和斜平面索鞍,二者在构造及线形上存在差异,目前还缺乏对二者系统性的对比分析,索鞍受力、索股与索鞍间侧向力分布模式上,也有异于平面缆索索鞍,既有研究尚无对其精细化研究。空间缆索体系悬索桥结构上异于平面缆索体系,结构体系对次应力也带来一定影响。此外空间缆索体系施工时,从索股架设完毕到开始吊梁,中间存在线形转换。本文对空间缆索悬索桥索鞍构型与次应力以及施工过程中横撑设置进行研究,主要内容如下:(1)先介绍空间缆索体系悬索桥理论索鞍线形,指出斜平面索鞍是理想索鞍线形的近似。然后介绍索鞍设计参数的计算方法,对比两种索鞍形式下设计参数,并就两种索鞍形式构造、鞍槽线形上的差异对比说明,最后讨论索鞍形式的合理选用。结果表明:斜平面鞍座可视为空间曲线索鞍的近似,二者设计位置的计算方法上不同。但二者鞍槽线形在平面和立面上的投影线形差异较小;两种索鞍形式在细部构造上存在一定差异,如鞍槽中心面倾角、鞍槽钢丝排列等。最后结合已建成桥梁就索鞍形式选用进行讨论;(2)从力学上对两种索鞍形式加以对比。说明了斜平面索鞍主缆对索鞍产生的压力与倾覆力矩,通过坐标转换论证斜平面索鞍索股与鞍槽间侧向压力分布。给出主缆通过空间曲线索鞍产生的向心压力计算公式,分析向心压力与横弯半径、竖弯半径的关系。并建立模型对空间曲线索鞍侧向压力分布模式进行研究,讨论不同因素对侧向力影响大小,结果表明:斜平面索鞍对鞍座底部产生压力和倾覆力矩,在忽略索股重力的前提下,索股与鞍槽间侧向力分布与平面缆索索鞍没有差异,可沿用平面缆索索鞍相关结论;空间曲线索鞍同样会对鞍座底产生压力与倾覆力矩,压力和倾覆力矩大小分别可用竖弯半径和横弯半径来计算。空间曲线索鞍索股与鞍槽间侧向压力分布,径向压力的横向分力改变了侧向力分布,使内侧向压力小而外侧大,钢丝-钢丝之间摩擦系数对侧向压力分布有一定影响,鞍槽-钢丝间摩擦系数不影响侧向压力分布,径向压力的横向分力和竖向分力大小对侧向压力有明显影响;(3)对空间缆索体系悬索桥次应力进行分析,研究了主缆相关次应力项,索股架设时索股在索鞍出口处的弯折次应力,索夹转动次应力等。结果表明:空间缆索体系悬索桥次应力整体上与平面缆索体系次应力相差不大,在部分次应力项上空间缆索体系大而在部分次应力上空间缆索体系次应力要小。(4)针对空间缆索体系悬索桥施工线形转换过程中使用的“横向顶撑法”,建立了数学模型分析所需要的横撑数目,并结合算例进行验证,计算了设置横撑后主缆线形和横撑受力。结果表明:所建立模型可初步计算所需要的横向数目,横撑受力和吊梁顺序有关,横撑数目对主缆线形和索夹安装偏角影响较大。

关键词：空间缆索悬索桥空间曲线索鞍斜平面索鞍次应力横撑

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空间缆索悬索桥主缆成桥线形的迭代计算

空间缆索悬索桥主缆成桥线形的迭代计算

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作者：赵文婷武汉理工大学

学位级别：硕士

空间缆索悬索桥由于主缆和吊索形成了一个三维索系,在对竖向承载能力影响不大的情况下,缆索系统的横向承载能力得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的横向刚度和抗扭刚度。悬索桥是由主缆、主塔、锚锭、加劲梁、吊索等组成的组合结构体... 详细信息

空间缆索悬索桥由于主缆和吊索形成了一个三维索系,在对竖向承载能力影响不大的情况下,缆索系统的横向承载能力得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的横向刚度和抗扭刚度。悬索桥是由主缆、主塔、锚锭、加劲梁、吊索等组成的组合结构体系,其中主缆是结构体系中的主要承重构件。由于成桥后的结构分析必须以成桥时精确的构形为基础,主缆形状直接影响结构整体受力分配;此外主缆构形将决定其自身的无应力索长、吊点位置及吊杆的无应力长度,这些参数都是设计和施工控制中必不可少的,所以确定主缆成桥时的构形十分必要。作为结构非线性性态非常突出的大跨度悬索桥,采用有限元法能充分考虑几何非线性的影响因素。伴随着计算机技术的飞速发展,在悬索桥成桥状态主缆线形计算时,考虑采用以有限位移计算理论为基础的有限元方法,结合通用有限元程序ANSYS对悬索桥进行分析计算是合理的。本文以某空间缆索悬索桥为工程背景,利用通用有限元程序ANSYS建立三维全桥有限元模型,对空间缆索悬索桥进行非线性静力分析,采用假设初态、加载计算、比较结果、修正假设的迭代方法求得主缆成桥线形,得到满足设计要求的主缆成桥时各节点的坐标值。理论分析和实例的计算表明:在空间缆索悬索桥主缆成桥线形分析时,需考虑主塔鞍座的偏位以及吊索的刚臂影响;在成桥状态时主缆的线形并不是在一个斜面上,而是一个与主缆垂度及边缆跨度有关的空间缆系。

关键词：空间缆索悬索桥几何非线性主缆线形迭代算法

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4000 m级空间缆索悬索桥的动力模态特性对比分析

4000 m级空间缆索悬索桥的动力模态特性对比分析

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2021年工业建筑学术交流会

作者：朱广川徐文平东南大学土木工程学院

利用直纹曲面的几何特性,提出超大跨径双曲抛物面空间缆索悬索桥和单叶双曲面空间缆索悬索桥两种新桥型,结合4 000 m级墨西拿海峡超大跨径悬索桥,开展空间缆索悬索桥的动力模态特性对比分析。研究表明,空间悬索桥扭转振型比平行悬索桥... 详细信息

利用直纹曲面的几何特性,提出超大跨径双曲抛物面空间缆索悬索桥和单叶双曲面空间缆索悬索桥两种新桥型,结合4 000 m级墨西拿海峡超大跨径悬索桥,开展空间缆索悬索桥的动力模态特性对比分析。研究表明,空间悬索桥扭转振型比平行悬索桥出现得晚得多,其扭弯频率比和扭转频率均有大幅度的提高,颤振临界风速有很大的提高,空间缆索悬索桥具有良好的抗风稳定性。

关键词：空间缆索悬索桥直纹曲面动力模态特性扭转频率抗风稳定性

来源： cnki会议评论

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极值风环境下空间缆索体系悬索桥吊索耐久可靠度分析

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结构工程师 2024年第3期40卷 86-94页

作者：兰义哲葛耀君杨詠昕同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

空间缆索悬索桥是一种主缆、吊索等缆索系统向横桥向内侧倾斜或是外侧倾斜的悬索桥体系,其中吊索是重要的传力构件,但是其抗力会随着桥梁服役期的增加而下降,这会导致构件失效概率的增加和结构安全性问题。以主跨1666 m的整体式钢箱梁... 详细信息

空间缆索悬索桥是一种主缆、吊索等缆索系统向横桥向内侧倾斜或是外侧倾斜的悬索桥体系,其中吊索是重要的传力构件,但是其抗力会随着桥梁服役期的增加而下降,这会导致构件失效概率的增加和结构安全性问题。以主跨1666 m的整体式钢箱梁悬索桥为工程背景,采用不同的主缆内倾角度,试设计了7个空间缆索体系悬索桥方案。通过建立吊索抗力时变概率模型、恒载内力时变概率模型以及风载内力时变概率模型,分析比较了在恒载和极值静风荷载作用下,空间缆索悬索桥吊索可靠度指标随服役期的变化规律。分析结果表明:受均匀腐蚀与点蚀影响的吊索抗力在钢丝体开始腐蚀后的10年内,吊索的抗力不拒绝伽马分布;在第10年到第30年间,吊索抗力不拒绝韦布尔分布。吊索风载内力在服役期40年内不拒绝对数正态分布。悬索桥吊索的时变可靠度与空间缆索体系的内倾角度不相关,且同一悬索桥不同位置处的吊索耐久可靠度变化形式一致。

关键词：空间缆索悬索桥内倾角吊索耐久性极值风荷载概率模型可靠度分析

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800 m级无塔单叶双曲面空间悬索网人行悬索桥设计

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交通科技 2022年第3期32卷 59-63页

作者：李兵徐文平王国华胡天时康一鸣江苏交通工程咨询监理有限公司南京211800 东南大学土木工程学院南京211189

由于山峰景区旅游业的发展,需建造山峰景区800 m级超大跨径人行悬索桥,其面临抗风稳定性差和施工困难两大技术难题。文中提出一种山坡锚固式单叶双曲面空间悬索网人行悬索桥方案,单叶双曲面筒网状空间缆索分散锚固于两侧山坡之上,成品... 详细信息

由于山峰景区旅游业的发展,需建造山峰景区800 m级超大跨径人行悬索桥,其面临抗风稳定性差和施工困难两大技术难题。文中提出一种山坡锚固式单叶双曲面空间悬索网人行悬索桥方案,单叶双曲面筒网状空间缆索分散锚固于两侧山坡之上,成品缆索分散施工,取消桥塔结构。研究表明,单叶双曲面筒网状空间缆索体系提供水平分力,可大幅度提高人行悬索桥的抗侧刚度和抗扭刚度,具有良好的抗风稳定性,且节约造价。

关键词：人行景观桥空间缆索悬索桥单叶双曲面山坡锚固式悬索桥抗风稳定性

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