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矮塔斜拉桥动静力特性对结构参数敏感性影响分析

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第1期39卷 79-87页

作者：桂水荣雷鸣宇陈水生卢响华东交通大学土木与建筑学院江西南昌330013

目的为优化矮塔斜拉桥结构设计参数,以槎马特大桥为背景,研究桥梁结构参数及结构体系对矮塔斜拉桥动、静力性能影响。方法采用ANSYS及Midas civil软件建立全桥三维动、静力有限元模型,基于结构参数敏感性分析的摄动原理,研究各参数下... 详细信息

目的为优化矮塔斜拉桥结构设计参数,以槎马特大桥为背景,研究桥梁结构参数及结构体系对矮塔斜拉桥动、静力性能影响。方法采用ANSYS及Midas civil软件建立全桥三维动、静力有限元模型,基于结构参数敏感性分析的摄动原理,研究各参数下关键截面静力性能的敏感性系数;改变结构构件刚度及结构体系,研究结构参数对矮塔斜拉桥动力特性影响。结果斜拉索刚度对内力及动力特性影响均较小;墩梁支承方式对动力特性影响较小,但对内力影响较大。当主梁刚度和桥墩刚度分别增加为原刚度的2.744倍和2.125倍时,同阶自振频率最大差值均达到了22%。结论矮塔斜拉桥主要呈现梁桥动力特性,主梁抗弯及抗扭性能受主梁刚度和桥墩刚度影响较大。

关键词：矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析刚构体系动力特性有限元模型

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矮塔斜拉桥施工期超宽0号块空间应力研究

公路 2022年第1期67卷 174-181页

作者：陆林王教才曹海勇杜隆基安徽省路港工程有限责任公司合肥市230022 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京市100088

针对超宽主梁矮塔斜拉桥0号块构造复杂、施工期安全风险大的问题,以临泉泉河大桥超宽0号块为研究对象,对其施工期控制工况进行空间受力分析。采用实体有限元建立0号块梁段局部精细化分析模型,并采用截面多点耦合技术合理施加外力荷载,... 详细信息

针对超宽主梁矮塔斜拉桥0号块构造复杂、施工期安全风险大的问题,以临泉泉河大桥超宽0号块为研究对象,对其施工期控制工况进行空间受力分析。采用实体有限元建立0号块梁段局部精细化分析模型,并采用截面多点耦合技术合理施加外力荷载,以分析其施工期受力传递及分布特点。研究结果表明,多点耦合技术加载方法能相对准确地模拟结构外荷载施加,结构0号块在施工期各工况整体以受压为主,结构设计及施工方案合理可靠;同时,0号块的大悬臂超宽多室主梁效应导致梁段纵横向应力分布规律复杂,且横桥向应力比纵向应力波动更为剧烈,表现出显著的横向效应。在桥梁施工方案制订及实际施工中,应对此予以重视。

关键词：矮塔斜拉桥超宽0号块空间应力施工期多点耦合技术

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矮塔斜拉桥合理成桥状态及二次张拉力的确定

公路 2022年第6期67卷 122-128页

作者：暨仕瑀吴海军王邵锐吕政重庆交通大学土木工程学院重庆市400047

近年来我国已建成较多的矮塔斜拉桥,但其合理成桥状态的确定研究较为不足,并且缺乏有效合理的办法。通过规范中关于全预应力构件的定义导出主梁恒载弯矩可行域计算公式,将此作为目标成桥状态,并利用考虑施工阶段的影响矩阵再结合线性规... 详细信息

近年来我国已建成较多的矮塔斜拉桥,但其合理成桥状态的确定研究较为不足,并且缺乏有效合理的办法。通过规范中关于全预应力构件的定义导出主梁恒载弯矩可行域计算公式,将此作为目标成桥状态,并利用考虑施工阶段的影响矩阵再结合线性规划法,得到满足主梁恒载弯矩可行域的二次张拉力和成桥索力。以某矮塔斜拉桥为例开展分析,将使用该方法得到合理成桥状态与最小弯曲能法得到的成桥状态带入细化空间杆系有限元模型中。分析结果表明,该方法可明显改善主梁的受力状态,减小主梁的挠度,使墩顶负弯矩和跨中正弯矩显著减小,主梁弯矩图更加均匀。

关键词：桥梁工程矮塔斜拉桥合理成桥状态弯矩可行域二次张拉力施工阶段影响矩阵

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矮塔斜拉桥成桥线形控制参数敏感性分析

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2023年第3期47卷 499-504页

作者：随嘉乐张谢东张光英武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 中交第一公路工程局集团有限公司北京100024

文中以某矮塔斜拉桥为例,基于参数敏感性分析,针对矮塔斜拉桥的结构特点,选取相应的控制参数,建立单参数与双参数敏感性分析的有限元模型.对桥梁的成桥线形进行单参数敏感性分析,并且针对矮塔斜拉桥首次利用双参数敏感性分析的方法,对... 详细信息

文中以某矮塔斜拉桥为例,基于参数敏感性分析,针对矮塔斜拉桥的结构特点,选取相应的控制参数,建立单参数与双参数敏感性分析的有限元模型.对桥梁的成桥线形进行单参数敏感性分析,并且针对矮塔斜拉桥首次利用双参数敏感性分析的方法,对桥梁的控制参数进行的综合的敏感性分析.结果表明:对于成桥线形而言,主梁容重、索力、预应力、温度为主要敏感性参数,弹模与收缩徐变为次要敏感性参数,其中容重的影响最大.在施工控制参数中,弹模与容重、索力与弹模存在一定的组合效应,两者同时发生变化会对成桥线形产生更大的影响.

关键词：矮塔斜拉桥敏感性分析单参数双参数组合效应

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矮塔斜拉桥结构校验系数通常值研究

铁道建筑 2022年第4期62卷 81-85页

作者：李林杰中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

国内相关检定规范未给出矮塔斜拉桥结构校验系数通常值分布区间,通常参考其他类型桥梁的结构校验系数对实桥试验数据进行评价。结构类型差异、计算模型偏差、桥梁结构病害等均会对结构校验系数的分布产生一定的影响。本文以23座矮塔斜... 详细信息

国内相关检定规范未给出矮塔斜拉桥结构校验系数通常值分布区间,通常参考其他类型桥梁的结构校验系数对实桥试验数据进行评价。结构类型差异、计算模型偏差、桥梁结构病害等均会对结构校验系数的分布产生一定的影响。本文以23座矮塔斜拉桥实桥试验数据为样本,采用统计方法对采用预应力混凝土主梁的矮塔斜拉桥实桥试验结构校验系数进行研究,得到矮塔斜拉桥主梁跨中应变校验系数通常值为0.566~0.959,挠度校验系数通常值为0.627~0.935,并结合实桥试验予以验证。当校验系数超出统计通常值时桥梁可能存在病害。

关键词：铁路桥梁矮塔斜拉桥校验系数统计分析荷载试验

矮塔斜拉桥弧形索鞍区钢绞线拉索抗滑移性能试验研究

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矮塔斜拉桥弧形索鞍区钢绞线拉索抗滑移性能试验研究

作者：刘佳辉重庆交通大学

学位级别：硕士

矮塔斜拉桥由于塔高较矮、斜拉索倾角较小,拉索滑移问题尤为突出。由于钢绞线拉索长期受到由活荷载引起的索力变幅的往复作用,在活载中,车辆荷载和温度作用引起的索力变化较为明显,可能引起索鞍区的拉索滑移,影响该类桥梁受力和安全。... 详细信息

矮塔斜拉桥由于塔高较矮、斜拉索倾角较小,拉索滑移问题尤为突出。由于钢绞线拉索长期受到由活荷载引起的索力变幅的往复作用,在活载中,车辆荷载和温度作用引起的索力变化较为明显,可能引起索鞍区的拉索滑移,影响该类桥梁受力和安全。本文依托交通运输行业重点科技项目,依托工程为目前在建的世界最大跨径预应力混凝土部分斜拉桥,研究依托该工程开展了国内外最大的弧形索鞍区抗滑移性能足尺模型试验;试验中模拟运营期荷载,首次对挤压型抗滑锚固装置开展基于低周反复不平衡索力作用下的试验,并通过设计,在同一模型上开展了两组不同角度拉索的抗滑移性能试验。主要研究内容和成果如下:（1）采用有限元软件Midas Civil对依托工程进行建模,分析了实桥在车辆及温度荷载共同作用下引起的索力变化,得到了最不利不平衡索力,选定两根代表性钢绞线拉索作为试验索,确定了最不利索力差,作为试验加载依据。（2）设计建造了目前国内外最大的矮塔斜拉桥索塔节段足尺试验模型。（3）开展了两组拉索的不同孔位带有HDPE护套的环氧涂层钢绞线与圆形钢质分丝管索鞍间的摩擦系数试验,得到钢绞线与分丝管内壁之间的静摩擦系数。（4）将基础索力及1.0、1.4、2.5倍最不利索力差作为外荷载,利用有限元软件Midas FEA对试验索塔模型进行仿真模拟分析;同时开展相同工况下的低周偏载试验,并进行对比分析。（5）针对选定的两根代表性钢绞线拉索,在索塔节段足尺试验模型上实施低周偏载抗滑移性能试验,验证了挤压型抗滑装置的抗滑移性能及其可靠性。（6）通过对单个抗滑键的作用分析,讨论了实桥上的抗滑键双侧布置与单侧交叉布置的区别和影响。

关键词：矮塔斜拉桥足尺模型试验斜拉索抗滑性能应力

矮塔斜拉桥分丝管索塔锚固强弱分区模型及试验研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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科学技术与工程 2023年第29期23卷 12679-12686页

作者：杜泽宇何磊王海鹏李佳文翟晓亮熊治华中国铁建投资集团有限公司陕西公司西安710000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710000 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100

以王家河特大桥为研究背景,结合现场原位试验,分析了分丝管管径对索塔锚固区各构件的应力情况的影响,提出了分丝管索塔锚固强弱分区模型。通过建立分丝管锚固和交叉锚固有限元模型,对比了两种锚固方式的构件应力情况。结果表明:相同外... 详细信息

以王家河特大桥为研究背景,结合现场原位试验,分析了分丝管管径对索塔锚固区各构件的应力情况的影响,提出了分丝管索塔锚固强弱分区模型。通过建立分丝管锚固和交叉锚固有限元模型,对比了两种锚固方式的构件应力情况。结果表明:相同外部条件下采用分丝管锚固时拉索应力仅为交叉锚固的51.4%左右,整体来看,分丝管锚固的应力情况要优于交叉锚固;采用拓扑优化得到了分丝管锚固区的传力路径,提出了分丝管出入口周围混凝土的强弱锚固分区通用优化构型。通用优化区上边长约为0.55倍分丝管外径,混凝土破坏角约为56°,并校核了不利截面的混凝土强度。强弱锚固分区模型可为同类结构设计提供理论参考。

关键词：矮塔斜拉桥分丝管锚固交叉锚固拓扑优化传力路径

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矮塔斜拉桥分丝管索鞍区受力特征研究

桥梁建设 2018年第5期48卷 69-74页

作者：刘尊稳陈兴冲张永亮丁明波刘正楠兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索... 详细信息

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索塔锚固区混凝土的应力分布、极限荷载及易开裂区域。结果表明:索塔锚固区分丝管索鞍下方混凝土的横向劈裂应力、竖向压应力沿纵向、横向分布规律相似,均从桥塔中心线向两侧逐渐减小,呈抛物线形分布;索鞍下方混凝土应力分布比较均匀,结构处于弹性状态,受力满足要求;索塔锚固区的极限荷载为设计索力的1.56倍,有一定安全储备;索鞍下方混凝土易被拉裂,建议设计时适当加密该区域钢筋。

关键词：高速铁路桥矮塔斜拉桥索塔锚固区分丝管索鞍应力极限荷载模型试验有限元法

矮塔斜拉桥在近断层脉冲型地震作用下响应分析

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矮塔斜拉桥在近断层脉冲型地震作用下响应分析

作者：江睿安徽建筑大学

学位级别：硕士

近些年来,矮塔斜拉桥使用频率越来越高,它既具有连续梁桥的受力特征,又具备斜拉桥的部分受力特点,结构型式刚柔并济。目前,我国对矮塔斜拉桥在近断层脉冲型地震作用下的响应研究内容相对较少,为此本文将对矮塔斜拉桥的发展历程和近断层... 详细信息

近些年来,矮塔斜拉桥使用频率越来越高,它既具有连续梁桥的受力特征,又具备斜拉桥的部分受力特点,结构型式刚柔并济。目前,我国对矮塔斜拉桥在近断层脉冲型地震作用下的响应研究内容相对较少,为此本文将对矮塔斜拉桥的发展历程和近断层脉冲型地震的国内外现阶段进行研究,引出其不足之处并提出新的研究方向。以涡河八桥工程实例为工程背景,分析桥梁在近断层区域的地震响应规律,下面将以下四个方面开展研究:(1)阐述桥梁结构抗震的基本理论,包括反应谱法、动力时程法、随机振动法。详细介绍了动力时程法的Newmark-β法、Wilson-θ法和反应谱法。列出了几种具有代表性的随机振动的数学模型。简单介绍了脉冲型地震的脉冲周期与PGA之间的数学拟合关系式,介绍了Mavroeidis等人提出拟合近断层速度脉冲的关系式和Makris的近断层速度脉冲的三种模型(单峰型、双峰型及多峰型)并给出各模型适用的脉冲型地震类型。(2)Ansys有限元分析软件利用参数化语言、采用双主梁法建立出有限元模型,并且将斜拉索的垂度效应和几何非线性影响考虑在内。通过非线性计算的方法,可以求解得到相关结果。其中涡河八桥自振周期为2.32s,全桥的基频与设计结果相差仅有0.85%,前10阶振型与设计的基本一致。对全桥索力的计算结果与设计的成桥索力最大相差在3%,满足相关规范要求。故此模型所建思路正确,具有一定的可信度。(3)利用PEER地震库的地震记录,对近断层脉冲型地震的识别,选取有无速度脉冲的近断层脉冲型地震及断层距较大的近断层脉冲型地震。并通过对有无速度脉冲的近断层地震作用下矮塔斜拉桥响应分析,得到含有速度脉冲的地震对结构的作用要强于不含速度脉冲的地震。并考虑在近断层脉冲型地震的行波效应对结构响应,研究表明近断层脉冲型地震的响应大于对结构的一致激励。建议对在断层范围内的桥梁需考虑行波效应的抗震分析。对桥梁走向与断层方位的交角在近断层脉冲型地震作用的响应分析发现,在45°～90°之间有不利的交角。(4)通过对近断层脉冲型地震竖向效应作用下矮塔斜拉桥响应研究表明,规范建议值(即水平分量的0.7倍)的响应值偏不安全,建议将此值应适当提高到1.0倍及以上,当将规范建议值提高到1.0倍时相关的监测点的响应值增加了15%,对斜拉索的索力响应不显著,对主梁主塔的响应较为明显,减小了主墩墩底的响应这对结构是有利的。在考虑规范建议值的基础上对选用何种地震动有进一步的研究,在对竖向地震动选用的研究上发现实际的竖向地震动对结构的响应比规范建议的竖向地震动响应显著,表明考虑在近断层脉冲型地震对结构产生的影响时应选用实际的竖向地震动时程记录。并与第四章的第二节研究发现三种不同类型的地震对结构的响应剧烈程度按近断层脉冲型地震、近断层无脉冲型地震、断层距较大的近断层地震的顺序排列。图[59]表[36]参[55]

关键词：矮塔斜拉桥近断层脉冲型地震竖向效应行波效应