大跨径悬索桥高温下屈曲失稳破坏研究
大跨径桥梁施工控制不确定因素分析
大跨径桥梁施工控制不确定因素分析随着社会经济的高速发展，各种大型工程应运而生，大跨度桥梁工程在当今交通运输过程中的作用日益提升。
然而，由于大跨度桥梁不论是结构还是施工难度都较为复杂，对于工程质量与安全要求度更高但却受到诸多不确定因素的影响。
文章就此加以分析，并对其施工质量与安全提出个人的建议。
标签：大跨径桥梁；不确定因素；控制方法1 影响施工控制的因素桥梁施工质量与安全不仅关系到桥梁工程自身的使用寿命，更关系到人们生命安全，加强对施工过程中的控制是必不可少的环节。
尤其是对于预应力砼桥梁，因其施工材料具有不稳定性，受使用环境中的温度与湿度等气候因素影响较大，同时还受到施工技术与方法的影响但其影响度存在一定差异，以下重点围绕温度效应以及混凝土徐变加以分析。
1.1 温度效应分析温度应力分为两种：一种是在结构物内部某一构件单元中，因纤维间的温度不同，所产生的应变差受到纤维间的相互约束而引起的应力，称其为温度自约束应力或温度自应力；另一种是结构或体系内部各构件，因内部构件温度之间的差异而导致不同程度上的变形并在结构外支承约束所产生的次内力的相应应力也即温度次约束力，其显著的特点为非线性和时间性。
而温度分布指的是，混凝土结构在单位时间内内部结构与其表面之间的温度情况。
一般情况下，因内外部热传导性能的差异，外部热传导速度要明显快于内部热传导，导致混凝土内部受到的热传导之间的差异较大，进而形成了非线性的温度分布状态。
而影响混凝土温度差异的外部因素主要在于大气温度的变化。
例如，太阳光照的强度与变化、昼夜温差的变化、风雪雨等天气变化等；内部因素主要有构件的结构与形状、混凝土内部的物理性质等。
（1）温度载荷。
不论是在施工阶段还是竣工的使用过程中，桥梁工程中的混凝土都会受到环境中的温度影响导致其内部存在一定的差异。
根据现有理论以及实践，混凝土结构桥梁承受的温度荷载有以下三类：其一，因光照而导致的温度荷载；其二，因温度骤变而引起的温度荷载；其三，因温度常年变化而造成的温度载荷。
大跨度悬索桥非线性静风稳定性优化迭代分析方法
ＰＭ 一 ，ＣＭ（ ） ２ ａ ｂ ／
式 中 ： ｎ ａ ， 、 ａ ， （ ） 别 为 在 有 效 攻 角 下 ｃ （） Ｃ ． ） Ｃ ａ 分 （
主 梁 的 阻 力 、 力 、 力 矩 系 数 ， 效 攻 角 是 指 静 升 升 有 风初 始攻 角与 静 风作 用 引 起 的 主梁 扭 转 角之 和 ；
Ｖｏ１ ４ Ｎｏ． ．３ ６
Ｄｅ ． ２０ ｃ １０
大跨 度悬 索桥非线 性静 风稳定性优 化迭代分 析方法 ＊
张 文 明 葛 耀 君
（ 济 大学 土 木 工程 防 灾 国 家 重 点 实验 室 上 海 ２ ０ ９ ） 同 ０ ０ ２
摘 要 ： 合 考 虑 静 风 荷 载 非 线 性 和 几 何非 线性 ， 用 大 跨 度 桥 梁 非 线 性 静 风 稳 定 分 析 理 论 ， 过 引 综 引 通
且 可 能 出现 在 高 于 Ｉ 风 速 的 某 一 风 速 下 内 外 层 临界 迭代 均收敛 的情 况 ， 此 不 能 准确 地 搜 索 到 临界 因
求解 如下 形式 的非线性 方程
［ “ ＋ Ｋ （ ） 【 一 Ｋ （） “ ］， Ｆ Ｐ （）Ｐ （）Ｐ 口］ ［ Ｈ ｄ ， ｖ ａ ， Ｍ（） （） ２
承 重 桥 梁 存 在 静 风 失 稳 的 可 能 性 ［＝ 所 谓 静 风 失 １． 。
Ｐ｝ 一 ｌ Ｐｖ一
Ｃ｝（ ） ／ Ｉａ ｈ ２ Ｃ ａ１２ ｖ（ ） ／ ， （） １
稳 是指 结构在 给 定 风速 作 用 下 ， 梁 发 生弯 曲和 主
扭 转 变 形 ， 方 面 改 变 了 结 构 刚 度 ， 一 方 面 因 结 一 另
１ 静风 失 稳优 化 迭 代 分 析 方 法及 其 实 现
大跨度悬索桥抗震性能分析的开题报告
大跨度悬索桥抗震性能分析的开题报告一、选题的背景和意义随着城市发展和交通建设的加速，大跨度悬索桥的建设在我国逐渐普及，并成为了城市交通网的重要组成部分。
然而，悬索桥存在的一大困境是它对地震的抗震性能不够稳定，一旦发生地震，桥梁易受到破坏或倒塌，导致严重的人员伤亡和经济损失。
因此，如何提升大跨度悬索桥的抗震性能成为了工程师们探索的重要课题。
二、研究内容和目标本课题的研究内容是对大跨度悬索桥的抗震性能进行分析和研究。
具体而言，我们将采用有限元软件对大跨度悬索桥的结构进行建模和分析，通过分析悬索桥在地震中的响应，来揭示悬索桥结构响应的本质和影响，以及悬索桥结构在地震中的受损程度，并采取合适的措施予以改进，提高大跨度悬索桥的抗震性能。
三、工作计划和方法1. 桥梁结构建模：利用有限元软件建立大跨度悬索桥的结构模型，并进行参数设置和分析。
2. 定义地震载荷：调查区域历史地震记录，确定悬索桥所处的地震区域的地震参数，并定义地震载荷。
3. 进行有限元分析：按照定义好的地震载荷进行有限元分析，得出悬索桥在地震中的响应情况。
4. 分析结果及结论：对有限元分析结果进行分析和处理，得出悬索桥在地震中的应变、位移、应力等特征，并最终得出结论。
四、预期结果和意义通过本次大跨度悬索桥抗震性能分析的研究，我们将得出以下成果：1. 悬索桥在地震中的响应特征：根据有限元分析结果，我们将得出悬索桥在地震中的应变、位移、应力等响应特征，从而更好地了解悬索桥在地震中的响应机理。
2. 给出抗震设计措施：通过分析悬索桥在地震中的受损情况，提出合适的抗震设计措施，从而提高大跨度悬索桥的抗震性能。
3. 推广应用价值：本次研究成果对于大跨度悬索桥和其他桥梁结构的抗震设计、建造和改进具有很高推广应用价值，将对提高桥梁结构的抗震性能、减少地震灾害损失产生积极地作用。
温度对大跨径钢管混凝土拱桥稳定性影响的研究_尚军
在施加温度荷载时， 本文分别采取系统温度整体 20 ℃ ， 20 ℃ ， 下降 10 ℃ ， 上升 10 ℃ ， 不考虑升温时钢 材比混凝土温度升高的要多， 降温时钢材比混凝土温 度降低的要多。为了方便比较， 本文主要研究该桥在 恒载和温度荷载共同作用的稳定性情况 ， 并且得到在 以下 5 种工况作用下前四阶的稳定安全系数和失稳模 态图， 并作比较。 工况 1 ： 恒载 + 整体降温 20 ℃ ； 工况 2 ： 恒载 + 整体降温 10 ℃ ； 工况 3 ： 恒载； 工况 4 ： 恒载 + 整体升温 10 ℃ ； 工况 5 ： 恒载 + 整体升温 20 ℃ 。 5 种工况下稳定安全系数如表 1 所示， 图 3 至图 6 10 ℃ ， 20 ℃ 时 分别为温度下降 20 ℃ ， 温度上升 10 ℃ ， 的第一 阶 模 态。 各 阶 模 态 稳 定 系 数 的 比 较 如 图 7 所示。
［ 5-7 ］
。
千岛湖南浦大桥拱肋的主弦杆、 竖向腹杆、 斜腹 杆、 剪力撑、 横向支撑、 主梁和吊杆横梁都是采用的梁 单元， 吊杆选择的是桁架单元， 该工程的空间计算模型 如图 2 所示。
图2
千岛湖南浦大桥的有限元计算模型
图3
恒载 + 整体降温 20 ℃ 时的第一阶失稳模态
2013 年第 4 期
收稿日期： 2012-11-26 ； 修回日期： 2013-01-06 基金项目： 天津市自然科学基金项目（ 13JCYBJC19600 ） ； 住房和城乡建 K4-28 ） ； 国 家 自 然 科 学 基金项目 设部研究开发 项目 （ 2012（ 51208337 ） 作者简介： 尚军（ 1968 — ） ， 男， 天津市人， 副教授， 硕士。
基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析
性 有 限 元 数值 分析 法 ， 建立 用于 张 弦 梁 结构 抗 火分 析 的 数 值 模 型 。通 过 对 大跨 度 张 弦 梁 结 构 的 抗 火 实例 分 析 ， 究 研 结 构 的 温 度 场 分布 、 移 和 应 力 特征 。分 析 结 果 表 明 ： 火 灾作 用 下 ， 弦 梁 结 构 具 有 较 好 的 空 间协 同． 作 性 能 ； 位 在 张 ５ － 结
宗钟 凌 ， ： 于 高 温 下拉 索 力 学性 能 的 大跨 度 张 弦 梁 结 构抗 火性 能数 值 分 析 等 基
基于高温下拉 索力学 性能的大跨度 张弦梁 结 构 抗 火 性 能数 值 分 析 ＊
宗钟 凌 何 永 福 。 李世 歌
（ ．淮 海 工 学 院 土 木 工 程 学 院 ， 苏 连 云 港 １ 江 ２２０ ； ２０ ５
２ 连 云港 市建 筑设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 ， 苏 连 云 港 ． 江
２２０） ２０ ５
摘 要 ： 于 高温 下预 应 力拉 索 力 学 性 能试 验 结 果 的 分 析 ， 归 出 可 用 于 理 论 分 析 和 数 值 计 算 的预 应 力 拉 索 高 温 力 基 回 学性 能 模 型 ； 于 实 用 大 空 间火 灾空 气升 温模 型 和 钢 结 构材 料 升 温 的真 实 时 间 历 程 ， 用 考虑 时 间 积 分 效 应 的非 线 基 采
ｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ａ ｎ ｉ ｒ ｎ ｌ ｓｓ ｍｏ ｅ ｆ ｒ ｂ ａ ｓ ｒｎ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ＢＳ ） Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ Ｓ ｓ ａ ｌ ｎ ａ ｔ ｉｅ ａ ａｙ ｉ ｓ ｆ ｄ ｌ ｏ ｅ ｍ ｔｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ （ Ｓ ． ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｂ Ｓ，ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｈｓ ａ ｅ
超大跨悬索桥抗震性能分析
超大跨悬索桥抗震性能分析摘要：为研究超大跨悬索桥的抗震性能，本文采用MIDAS Civil 2010中悬索桥建模助手建立了主跨2000m的超大跨悬索桥，并选取了taft波、San Fernando 地震波对该桥进行不同方向的激励，对结构的位移、内力进行分析。
分析结果表明：悬索桥在地震波顺桥向、横桥向激励下，主塔内力的变化均比较复杂，因此在进行悬索桥设计时，要考虑地震波对悬索桥的不利影响。
竖向地震波对主塔位移的影响较小，但是对主塔内力的影响较大，因此在进行超大跨悬索桥抗震设计时，要考虑竖向地震波对超大跨结构的不利影响。
关键词：超大；悬索；抗震1.概述从国内外桥梁建设里程来看，大跨径桥梁，特别是跨径超过1000m的桥梁，其首选的桥型就是悬索桥。
超大跨悬索桥的建设水平在很大程度上反映了一个国家的桥梁建设水平，进入本世纪以来，悬索桥的建设取得了飞跃的发展。
国内外很多建设或正在规划的跨海大桥，如意大利墨西拿海峡大桥、直布罗陀海峡大桥、舟山西堠门大桥、琼州海峡大桥等[1]，其主桥都是超大跨悬索桥，毋庸置疑，21世纪将是超大跨悬索桥建设的飞跃发展时期。
但是超大跨悬索桥造价高，结构损坏对交通、经济的影响较大，因此研究超大跨悬索桥在地震作用下的响应机制、如何降低超大跨悬索桥在地震作用下的破坏就显得尤为重要[2]。
2.工程概况为了研究超大跨悬索桥在地震作用下的响应机制，本文采用MIDAS中悬索桥建模助手建立主跨2000m的超大跨悬索桥，其有限元模型如下图所示。
图1超大跨悬索桥有限元模型本文主要研究超大跨悬索桥在地震波作用下的地震响应，由于多点激励、桩-土-结构相互作用、行波效应比较复杂，难以定量描述，因此本文研究中，暂不考虑以上三种作用的影响。
3.动力特性分析研究桥梁的抗震性能，必须先了解桥梁结构的动力特性，主要包括结构的周期、自振频率以及振型特点等，这样才能更进一步的研究桥梁结构的抗震特性。
但是在用有限元分析结构的动力特性时，要对结构的质量、边界条件、刚度等进行精确模拟，这样才能精确分析出桥梁结构的动力特性。
超大跨径桥梁结构中的特殊力学问题
第17卷 第4期 重 庆 交 通 学 院 学 报1998年12月Vol.17 No.4 Journal of Chongqing Jiaotong Institute Dec11998超大跨径桥梁结构中的特殊力学问题Ξ方明山项海帆 肖汝诚(厦门:厦门路桥建设投资总公司,361009)(上海:同济大学桥梁工程系,200092)摘 要从超大跨径桥梁结构的两种基本体系(斜拉桥与悬索吊桥)入手,回顾了本领域理论研究现状,并揭示了超大跨径桥梁所面临的诸多亟待解决的特殊力学难点及可行的对策.分析表明,超大跨径斜拉桥力学难点在于静力稳定性问题,超大跨径悬索桥主要是风载下的空气静力、空气动力稳定性问题.关键词:超大跨径桥梁结构;斜拉桥;悬索桥;力学问题0 引 言90年代以来,大跨径桥梁技术发展很快,斜位桥以主跨602m的杨浦大桥、856m的Normandie大桥及890m的Tatara大桥为标志,悬索桥则以主跨1624m大贝尔桥、主跨1991m的明石海峡大桥及即将开工的主跨3300m的Messina大桥为标志,表明当今大跨径桥梁技术已具备向超大跨度(斜拉桥L>1000m,吊桥L>2000m)冲刺的实力.由于全球经济的高速发展,建造跨海、跨州际海峡大桥的呼声越来越高.不少国家已开始计划建造2500～3000m级的跨海大桥,如意大利、日本、丹麦、土耳其、西班牙、摩洛哥等等.我国大跨桥梁技术已达世界一流水平,正规划在东南沿海一带修建1000m级的斜拉桥和2500m级的多跨多联悬索桥.随着跨径的超长化,这类超大跨径桥梁结构特性将发生改变,导致结构中某些力学问题更加突出,给桥梁的建造必然会带来许多困难.为此,有必要尽早认识这些力学问题难点,为今后超大跨径桥梁的建设做理论准备.笔者将超大跨径桥梁体系分为斜拉桥、悬索桥及斜拉2悬吊组合桥等3类基本结构体系.1 超大跨度斜拉桥中的关键力学问题以往大跨径斜拉桥跨度一般不超过500m,主梁高跨比相对较大,其梁、塔的稳定问题并不突出.近10年来,斜拉桥发展迅猛,其设计日趋纤细化,高跨比由过去的1/100降至1/300,跨度已接近900m.跨度增加引起梁、塔承受的恒载轴向压力剧增,索的垂度效应、梁塔p2Δ效应、结构大位移等几何非线性效应明显增大.这些不利因素的影响降低了桥梁Ξ收稿日期:1998204227.方明山,男,1969年生,博士.6重庆交通学院学报 第17卷结构抵抗静力失稳的能力,安全系数大为减小,稳定问题愈加突出,因而静力稳定问题是制约斜拉桥向超大跨度发展的主要障碍.具体说来,其静力稳定性问题包括如下3方面:111 竖向活载引起的面内第一类稳定问题它由主梁中恒载轴向压力与活载弯矩共同作用引起.早先的分析方法有Leonhardt的弹性地基梁理论和M1C1Tang的能量法,其分析精度取决于假定的屈曲状态与实际屈曲状态之间的近似程度,属于近似的数值分析法.90年代以来,先后有不少学者对此问题进行了研究,如德国学者Reiner Saul[1]采用弹性地基梁理论对跨度为1000～1800m范围内的超大跨径斜拉桥结构进行参数分析,推得主梁的屈曲长度与主跨跨径的四次开方成正比关系.日本学者M1Nagai[2]等人运用有限元法对自锚体系及双锚体系的超大跨径斜拉桥结构进行了对比分析,从面内稳定性方面来预测其极限跨度.其分析表明,对于1400m跨径以内的自锚体系斜拉桥,其结构稳定性可以满足设计要求,超过此跨径后,可用双锚体系与悬索桥相竞争,当跨径达1700m时,双锚体系仍然具有足够的稳定性,但须注意施工阶段的稳定性问题.112 面外第一类稳定性问题超大跨径斜拉桥面外第一类稳定性问题主要是静力风载作用引起的扭转发散和横向弯扭屈曲问题.前者表现为扭转失稳,是指在临界风速下,升力矩超过桥梁的抗力矩后,引起主梁扭转并逐渐增大直到扭坏.其分析理论有二维、三维有限元法,均假定气动扭矩系数Cm (α)与扭角α呈线性函数的关系且结构刚度Kα为常数.对于超大跨径斜拉桥这类复杂的结构,这种假定是否合理尚待研究.而横向弯扭屈曲表现为横向风载作用面内的弯曲与主梁绕截面扭心的扭转复合,它是因静力三分力及塔梁自重引起的轴向压力共同作用,使结构的有效刚度减为零所致.近20年来学者们主要集中于线性横向弯扭屈曲分析,对于超大跨径斜拉桥,非线性因素的影响已不可忽略,因此必须考虑几何、材料非线性及静力三分力随攻角改变呈非线性变化的综合非线性因素影响.日本学者T1Miyata、V1Booyapinyo[3,4,5]在这方面作了比较细致的研究,先后进行了线弹性、非线弹性及弹塑性的理论分析.他们对主跨为1000m斜拉桥的风致静力稳定分析表明:在横向弯扭屈曲分析中,计及几何非线性的影响后,其临界风速值较线性分析结果降低了一半,而且其成桥及施工状态的屈曲模态截然不同,若进一步考虑材料非线性的作用,横向弯扭屈曲临界风速值还会降低;对扭转发散的分析表明,其临界风速值高于横向弯扭屈曲值;此外在施工过程中的合拢阶段,结构的临界风速明显低于成桥状态临界值.由此可见,在超大跨径斜拉桥中,面外稳定问题主要是横向弯扭屈曲失稳,而扭转发散并不严重.施工过程的合拢阶段比成桥状态对静力风载作用更为敏感,其面外稳定性更差. 113 第二类稳定问题超大跨径斜拉桥在自重、车辆等各种荷载作用下,主梁、桥塔中会产生巨大的轴压力,一旦主应力超过材料的屈服强度,材料进入塑性状态,随着荷载的不断增大,结构中进入塑性区域的地方扩大,结构切线刚度降低,最终会导致结构或主要构件出现极值型失稳,使桥梁结构发生破坏.精确分析须采用弹塑性有限位移理论进行.1995年M1Nagai[6]等对跨度为1000m～1600m范围内的斜拉桥进行分析,结果表明,当跨径L≤900m时,主梁可以满足极限承载的要求,当跨径L>1000m时,主梁截面尺寸须要加大,在经济上将无法同吊桥抗衡.若要进一步增大跨径,就必须减小主梁的恒载轴压力.为此只有采用双锚体系或轻质、高强材料来弥补,材料的开发势在必行.可见,对于1000m 级的斜拉桥,其成桥、施工阶段的静力面内、面外稳定性一般都可满足要求.因而从静力稳定性角度看,修建1000m 级的斜拉桥是切实可行的.对于1000m ～1400m 跨度范围内,须进一步增强主梁的极限承载能力.当跨径L >1400m 时,可采用双锚体系.当跨度达到1700m 时,双锚体系仍然具有足够的安全储备,可和悬索桥相竞争.2 超大跨径悬索桥中存在的特殊力学问题与斜拉桥不同,悬索桥结构的主要受力构件为主缆与桥塔.主梁以受弯为主,受力分析时它可等效为拉弯杆件,其几何非线性效应偏于安全一面.几何非线性问题虽不如斜拉桥那么突出,但因结构的超长化,使结构扭转刚度及扭频减小,颤振临界风速下降,导致其空气静、动力稳定性问题趋于严重.近年来日本的桥梁学者们在此领域展开了广泛的研究,研究方向集中在以下几方面:211 静力风载作用下的侧向位移问题在日本明石大桥(主跨为1990m )的抗风设计试验中曾发现,在静风作用下,钢加劲桁架梁跨中横向位移达33m.据Y 1Hikami 、K 1Matsuda [7]分析:当跨度为5000m 时,如采用流线形箱梁,位移仅为25m ,原因在于扁箱梁的阻力系数较低.此外还可从体系上着手,设法提高整体结构的侧向刚度.212 偏载下的扭转变形问题沿桥纵向单侧满布活载时,主梁跨中的最大扭转变形将不可忽视.据Y 1Hikami [7]的计算分析,当跨径达到5000m 时,跨中扭角达314°.如果再计入有一定攻角的静风荷载的作用,在车辆拥挤的交通状态下,可能会发生扭转失稳现象.因此必须提高结构的扭转刚度.为此可设法加强主索、吊杆的协作作用,即改变索体系来达到目的,例如采用交叉吊杆、索或将主索收敛于主塔塔顶.213 空气静力扭转发散问题一般情况下,超大跨径斜拉桥的扭转发散风速高于其颤振临界风速,大跨悬索桥也如此,但对于超大跨径悬索桥,其扭转发散风速可能会低于颤振临界风速.目前对于这种现象的机理尚认识不足,是一个亟待解决的难题.214 空气动力稳定性问题计算表明,跨度小于2000m 的悬索桥,可采取必要的抗风措施避免颤振现象.当跨径超过2500m 以后,颤振临界风速急剧下降,颤振问题将成为超大跨径悬索桥中首要解决的难题.近年来,围绕提高悬索桥结构颤振临界风速问题的研究十分活跃.主要有两种途径:11采用气动措施来提高桥梁的气动稳定性,它是通过附加外部装置或者较少修改主梁、桥塔、吊杆和拉索的外形来改变其周围的气流流动来实现;21采用机械措施来抑制空气动力行为,它通过增加结构的刚度、阻尼或者适当附加一定质量的重物来实现[8].此外随着跨径的加大,桥塔的弯曲、扭转频率也将降低,桥塔的弯曲驰振风速下降,对此必须引起足够的重视.至于抖振响应问题,因桥梁结构的恒载随跨度增加,其惯性力与抖振力之比也增大,从而弥补了扭转频率降低的不足.一些分析表明[7],在跨径为1000m ～5000m 以内,抖振响应值不超过5m ,且几乎不受跨度变化的影响.因而抖振响应问题在7第4期 方明山等:超大跨径桥梁结构中的特殊力学问题8重庆交通学院学报 第17卷超大跨径悬索桥中不是主要问题.可见,由于超大跨径桥梁结构具有超常规的跨度,与常规跨径桥梁相比,结构显得更加轻型、柔性化,其结构中的几何非线性效应将更为突出,风载作用下结构成桥状态及施工状态的静、动力稳定性问题将上升为主要的矛盾.3 小 结综上所述,超大跨度桥梁结构的兴建,将面临着诸多亟待解决的力学难题.其中,超大跨度斜拉桥存在的关键力学难点主要是静力稳定性问题,尤其是施工阶段合拢前的横向弯扭屈曲问题,而超大跨度悬索桥主要是空气静力、动力作用下引起的静力、动力稳定性问题,尤其是静力扭转发散与颤振问题.总之,当前关于超大跨径桥梁结构力学的理论研究还刚刚起步,对于单主跨超大跨径桥梁体系中的关键力学问题的认识尚不充分,而多主跨超大跨径桥梁体系的研究只有建立在前者的基础上循序渐进,逐步探索,相信未来的桥梁领域定会更加广阔诱人!参 考 文 献1 R.Saul.On Frontiers of Cable2Stayed Bridges.“Bridges into the21st Century”.Hongkong, 19952 M.Nagai,etc.Possibilities and Limitations of Self2and Partially Earth2Anchored Long2Span Ca2 ble2Stayed Bridges.“Bridges into the21st Century”.Hongkong,19953 V.Boonyapinyo,etc.Wind2Induced Nonliear Lateral2Torsional Bucking of Cable2Stayed Bridges.19914 V.Boonyapinyo,etc.Nonliear Structural Instability of Long2Span Cable2Stayed Bridges under Gravity and Wind Loads.J SCE,19945 T.Miyata,etc.Importance of Wind Load in Buckling Instability of Super2Long Cable2Stayed Bridges.19946 M.Nagai,ETC.Development of Box Cross2Sections of G irders in Extremely Long2Span Cable2 Stayed Bridges.19947 Y.Hikami,K.matsuda.Aerodynamical Characteristic of Super2Long2Span Bridges and New Ide2 al of Gravity2Stiffened G irder Deck.HongK ong,19958 T.Miyata,etc.Aerodynamic/Structural Improvement Agaist Flutter Instability of Super Long Suspension Bridges.France,19949 S.Montons.Buckling of Cable2Stayed Decks.“Bridges into the21st Century”.Hongkong,199510 Y.Morita,etc.Investigation of Twin Box Suspension Bridge.“Bridges into the21st Century”.HongK ong,199511 H.Sato,R.Toriumi.Aerodynamic Characteristics of Slotted Box G irders.HK,199512 H.Tanaka,etc.Design of Super2Long2Span Suspension Bridges Based on Aerodynamics.HK, 199513 Dr William,C,BROWN,etc.Recent Developments in Deck Design of Suspension Bridges.HK,199514 P.Taylor,etc.Buckling Stability and Secondary Stress E ffects in the Deck G irders of Cable2 Stayed Bridges.199415 R.Walther ,D.amsler.Hybrid Suspension Systems for Very Long Bridges :Aerodynamic Anal 2ysis and Cost Estimates.France ,199416 K.Nomura ,parison of Different Cable Systems on the Static and Coupled Flutter Char 2acteristics of A 3000m Class Suspension Bridge.France ,199417 N.J.G imsing.Suspended Bridges With Very Long Spans.199418 山下羲之等.构造的耐风安定性向上策たよる超长大吊桥 の试设计.土木学会论文集,199219 M.Pecora ,L.Lecce ,etc.Aeroelasic Behaviour of Long Span Bridges With “Multibox ”Type Deck Sections.J.of WEIA ,199320 C.Borri ,etc.The Aerodynamic Advantages of a Double 2effect Large Span suspension Bridge un 2der Wind Loading.J.of WEIA ,199321 rson ,N.J.G imsing.Wind Engineering Aspects of the East Bridge Tender Project.J.of WEIA ,199322 F.Brancaleoni ,G.Diana.The Aerodynamic Design of the Messina Straits Bridge.J.of WEIA ,199323 T.Miyata ,K.Y amaguchi.Aerodynamics of Wind E ffects on the Akasi 2K ailyo Bridge.J.of WEIA ,199324 O.Stenfeld.Aerodynamic of Large Bridges.SEI ,1992,325 Y.Fujino ,M.Ngai.Static and Dynamic Problems in Extremely Long 2Span Cable 2Stayed Bridges.1991K ey Mechanical Problems of Super 2Long 2Span C able 2Supported BridgesFang Mingshan(Road &Bridge Construction Investment Corporation of Xiamen ,361009)Xiang Haifan Xiao Rucheng(Department of Bridge Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092)AbstractThis paper discusses some key mechanical problems of super 2long 2span bridges ,which is aimed to give valuable reference to the design of the bridges to be built in the future.K ey w ords :super 2long 2span bridges ;cable 2stayed bridge ;suspension bridge ;mechanical prob 2lems9第4期 方明山等:超大跨径桥梁结构中的特殊力学问题。
大跨径混凝土斜拉桥施工稳定性分析
理论，分别采用两种仿真计算软件独立进行仿真计 算，经过对比分析，得到了该桥施工全过程的弹性稳 定安全系数，明确了各施工阶段结构弹性失稳模态， 获得了钢箱梁斜拉桥施工阶段结构稳定性变化规律。
Yang-ChengWang[5（] 1999）以 Agrawal论 文 中 三 个斜拉桥例子为研究背景，采用数值分析方法检验这 些斜拉桥例子的二维有限元模型，通过特征值分析获 得了斜拉桥最小临界屈曲荷载，并着重研究了斜拉索 数量与桥梁整体屈曲荷载之间的关系。研究结果表 明，随着斜拉索数量的增加，单根斜拉索索力减小、斜 拉索最大索力值减小，但是主梁承受的轴力增大，此 时，结构的失稳控制构件由斜拉索转变为主梁桥面 板，由桥面板承受的轴向压力来控制临界屈曲荷载， 因此增加斜拉索的数量不一定能导致结构临界屈曲 荷载的提高。斜拉桥基本屈曲临界荷载与桥面板惯性 矩和桥塔惯性矩的比值正相关，直到比值达到最优 值；当比值超过了最优值时，斜拉桥屈曲临界荷载开 始下降，同时，斜拉桥基本屈曲临界荷载不仅仅由桥 面板惯性矩和桥塔惯性矩的比值决定，还与斜拉桥的 类型一级斜拉索的数量有关。
在施工过程中结构稳定性变化的规律。 罗涛[3（] 2009）以营口辽河公路大桥（主跨 370m
的预应力混凝土双塔斜拉桥）为工程背景，基于非线 性有限元理论，采用 ANSYS计算程序建立了预应力 混凝土双塔斜拉桥有限元模型，然后基于弹性稳定理 论，研究了成桥阶段、最大双悬臂和最大单悬臂施工 阶段结构在半漂浮和全漂浮两种不同体系下的稳定 性，获得了相应的结构前 5阶特征值和特征向量，即
桥（双塔混合梁斜拉桥）为工程背景，基于特征值屈曲
近年来，国内外出现的桥梁事故中，有相当一部 分是发生在施工过程中，且大多表现为由局部失稳引 起的整体失稳，而稳定性问题在斜拉桥中更为突出。 大跨径混凝土斜拉桥一般采用悬浇法施工，在施工 时，结构体系一直处于动态变化中，结构的稳定状态 也在不断演变，这增加了结构失稳破坏的几率。结构 整体失稳时，其势能瞬间释放，带来的结构破坏是灾 难性的。因此，国内外有关学者针对斜拉桥施工阶段 结构稳定性理论和工程应用问题开展了一系列的研 究工作。
大跨度悬索桥颤振时域分析及静风稳定性分析的开题报告
大跨度悬索桥颤振时域分析及静风稳定性分析的开题报告题目：大跨度悬索桥颤振时域分析及静风稳定性分析一、选题背景悬索桥是跨越大河的常见桥型，其具有跨度大，建设难度大，但视觉效果较好等优点。
然而，由于其固有的柔性和轻盈性质，容易发生颤振现象，对桥梁的稳定性和安全性产生影响。
同时，静风也是影响悬索桥稳定性的一个重要因素。
因此，进行大跨度悬索桥颤振时域分析和静风稳定性分析十分必要。
二、研究内容和方法1. 大跨度悬索桥颤振时域分析（1）建立大跨度悬索桥的有限元模型，考虑桥梁的材料力学特性和固有频率等因素。
（2）运用动力学原理进行颤振时域分析，考虑桥梁自身重量、荷载、风荷载等多种因素，确定其随时间的响应。
（3）分析分析结果，探究颤振过程中的动力响应特性，识别悬索桥可能出现的颤振模态和频率，进而对其进行优化设计。
2. 静风稳定性分析（1）建立大跨度悬索桥的静力学模型，采用风工程学中的风荷载模型，确定桥梁所受静风荷载。
（2）通过有限元计算，分析桥梁不同风速下的位移、拉力和应力等变形和稳定性指标。
（3）根据分析结果，寻找静风荷载下引起桥梁稳定性失效的因素，优化桥梁结构设计，提高桥梁稳定性。
三、预期成果通过本研究，可预期获得以下成果：1. 分析大跨度悬索桥颤振的动力响应特性，识别颤振模态和频率，为悬索桥的结构优化提供科学依据。
2. 分析大跨度悬索桥静风荷载下的变形和稳定性指标，找出可能引起桥梁失效的因素，为桥梁结构设计提供优化方案。
3. 探究大跨度悬索桥的动、静稳定性分析方法，提高技术水平和解决实际工程问题的能力。
四、研究意义悬索桥是大型桥梁工程中常见的桥型，随着交通运输需求的增加，建设大跨度悬索桥的需求也在日益增加。
本研究可为大跨度悬索桥的结构设计和建设提供科学依据，同时也可为探讨悬索桥的稳定性、动力响应等问题提供科学参考和理论基础。
大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究
大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种特殊的桥梁结构，在施工期间和成桥阶段需要进行一系列的抗风措施研究，以确保桥梁的安全和稳定。
本文将对大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施进行研究，并提出相关建议。
1. 风场评估：在进行大跨径悬索桥施工前，需要对施工区域的风场进行评估。
通过风速和风向的实时监测，可以选择适合施工的时间和条件，减少风对施工的影响。
2. 悬索索塔设计：悬索桥的悬索索塔是承受悬索和桥面荷载的主要结构，需要进行合理的设计。
在考虑风荷载的情况下，悬索索塔的设计需要考虑风的影响，采取加固措施，确保其稳定性和安全性。
3. 施工设备固定：在施工过程中，需要使用吊车、起重机等大型设备进行吊装作业。
在风大的情况下，这些设备容易受到风的影响，影响施工的进行。
在施工前需要对这些设备进行固定，防止风对其的影响。
4. 施工进度安排：在制定施工计划时，需要考虑风的影响因素，合理安排施工进度。
在风速较大的情况下，可以暂停高空作业，待风速减小后再进行施工。
5. 安全防护设施：为了保障施工人员的安全，在施工现场需要设置安全防护设施。
对于高空作业人员，需要配备安全带等装备，防止风对其的影响。
1. 成桥阶段的抗风措施比施工阶段更为重要，因为大跨径悬索桥的结构稳定性和安全性对成桥环境的要求更高。
2. 成桥过程中需要采取的抗风措施包括：(1) 钢缆索塔固定：成桥过程中，悬索索塔的固定非常重要。
特别是在吊装悬索的过程中，需要对钢缆索塔进行加固，以抵抗风荷载对其的影响。
(2) 桥面荷载均衡：在成桥过程中，需要平衡桥面的荷载，以减小风对桥面的影响。
对桥面荷载进行调整和均衡，可以有效减小风的影响。
(3) 连接件固定：在成桥过程中，需要对各个连接件进行固定，防止其在风大的情况下产生位移或变形，影响整个桥梁的稳定性。
3. 成桥阶段的抗风措施需要经过详细的工程计算和实验验证，确保其有效性和可靠性。
在成桥过程中，需要对整个桥梁结构进行综合考虑和分析，针对风的影响因素进行相应的抗风措施设计。
桥梁结构在高温环境下的受力性能研究
桥梁结构在高温环境下的受力性能研究随着工业化进程的加快和城市发展的蓬勃，桥梁作为现代交通的重要组成部分，承载着大量人员和货物的快速流动。
然而，随之而来的是对桥梁结构的性能要求越来越高，尤其是在高温环境下的受力性能。
本文就桥梁结构在高温环境下的受力性能进行探讨。
首先，我们来看桥梁结构在高温环境下的材料受力性能。
在高温环境下，材料的热膨胀系数会增大，导致结构的尺寸产生变化。
这种变化可能会引起结构的失稳，对桥梁的安全运行造成威胁。
因此，选用具有良好热膨胀性能的材料至关重要。
常见的材料包括钢材、混凝土等。
其中，钢材的线膨胀系数较大，因此在设计时需要进行合理的伸长缝控制热膨胀产生的应力。
而混凝土的热膨胀系数相对较小，但是其强度会受到高温的影响而降低。
因此，需要在混凝土中添加一定比例的纤维材料来提高其抗温性能。
其次，桥梁结构在高温环境下的受力性能还需要考虑应力分布及传递问题。
高温环境下，桥梁结构会受到热膨胀引起的热应力和荷载引起的力学应力的共同作用。
这些应力会引起结构内部的应力集中及开裂，并可能导致结构失效。
因此，需要通过合理的结构设计和材料选择来减轻或分散应力，增强结构的受力性能。
例如，在桥梁结构中添加横向纵隔板，可以起到分散应力、阻止裂缝扩展的作用。
同时，在桥梁的梁体中设置预应力筋，可以提高结构的承载能力和热变形能力，从而减小高温环境下的损伤。
此外，涂层技术也是桥梁结构在高温环境下受力性能研究的重要方向之一。
涂层可以起到隔热、耐热、防腐等作用，从而保护桥梁结构免受高温环境的侵蚀。
常见的涂层材料包括石蜡、聚合物等。
石蜡具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下形成熔化层，起到隔热的效果。
而聚合物涂层则可以提供较强的耐热和耐腐蚀能力，能够有效保护桥梁结构。
最后，桥梁结构在高温环境下的受力性能还需要考虑温度变化对结构整体稳定性的影响。
高温环境下，桥梁结构的温度变化可能导致结构产生位移和变形，从而影响结构的整体稳定性。
高温下道路与桥梁结构的变形特性分析
高温下道路与桥梁结构的变形特性分析摘要：高温是道路与桥梁结构施工和运营中一个重要的环境因素。
在高温环境下，道路与桥梁结构可能会发生热胀冷缩、变形和开裂等问题，严重影响其安全性和可靠性。
因此，对于高温下道路与桥梁结构的变形特性进行分析是非常必要的。
本文旨在探讨高温环境下道路与桥梁结构的变形特性，并阐述其对结构安全性的影响。
通过深入分析高温下道路与桥梁结构的变形特性，可以为相关工程项目的设计、施工和维护提供科学依据，从而确保结构的安全性和可靠性。
关键词：高温；道路与桥梁结构；变形特性分析引言高温环境对道路与桥梁结构的变形特性产生重要影响。
在高温条件下，道路和桥梁结构会受到热胀冷缩的影响，导致结构的变形和应力的变化。
这些变形和应力的变化可能会对结构的安全性和稳定性产生不利影响，因此，对高温下道路与桥梁结构的变形特性进行分析和研究具有重要意义。
本文将对高温下道路与桥梁结构的变形特性进行分析。
通过对高温下道路与桥梁结构的变形特性进行分析，可以为结构设计、施工和维护提供重要的参考和指导。
同时，这也有助于提高结构的安全性和可靠性，确保道路与桥梁结构在高温环境下的正常运行和使用。
一、高温环境对道路与桥梁结构的影响机理高温环境对道路与桥梁结构的影响主要是由热胀冷缩、热应力和热膨胀等机理引起的。
（一）热胀冷缩高温环境下，道路和桥梁结构中的材料会因温度升高而膨胀，温度降低而收缩，这就是热胀冷缩现象。
不同材料的热胀冷缩系数不同，导致结构的长度、宽度和高度发生变化。
这种变化会引起结构的变形和应力的变化，可能导致裂缝的产生和扩展。
（二）热应力高温环境下，道路和桥梁结构中的材料由于温度变化而产生热应力。
当结构受到热胀冷缩引起的变形限制时，会产生内部应力。
这些热应力可能会超过材料的承载能力，导致结构的破坏和失稳。
（三）热膨胀高温环境下，道路和桥梁结构中的材料会因温度升高而发生热膨胀。
这种膨胀会导致结构的尺寸变化，进而引起结构的变形和应力的变化。
大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性措施研究
3$世界桥梁2020年第4$卷第6期（总第209期）大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性措施研究王超】，吴联活2,张明金2,李永乐2（1.南京市公共工程建设中心，江苏南京210019； 2.西南交通大学桥梁工程系，四川成都610031）摘要：为提高大跨度悬索桥施工阶段的颤振稳定性，以南京仙新路过江通道（该桥为主跨1760m悬索桥）为背景，通过有限元方法对施工阶段动力特性进行分析，根据颤振临界风速理论确定最不利施工阶段，对施工阶段颤振稳定性措施（仅安装中央防撞护栏、同时安装中央防撞护栏和中央稳定板）开展风洞试验研究$结果表明：加劲梁吊装初期的颤振稳定性较弱；梁段拼装率约为20.6%时为最不利施工阶段；+M风攻角下的颤振临界风速远低于其它攻角下的，存在较大安全风险；安装中央防撞护栏或进一步安装中央稳定板的措施提高了竖弯振动参与度，削弱了扭转振动能量，有效提高了颤振稳定性，+°风攻角下的提升在所有风攻角中最显著$关键词：悬索桥；施工阶段；颤振稳定性；中央”撞护栏；中央稳定板；风洞试验；有限元法中图分类号：U44&25；U441.3文献标志码:A文章编号：1671—7767（2020）06—0038—051引言随着交通需求的提升，桥梁跨度不断增大$大跨度悬索桥结构轻柔、阻尼小，对风致作用十分敏感）12$在加劲梁施工阶段，梁段约束较弱，在风的作用下更容易发生振动，抗风性能比成桥阶段差3$大跨度悬索桥施工期间颤振性能是不可忽视的问题$陈艾荣等4发现非对称拼装施工方法能够显著增加等效质量，临时水平交叉索可以提高整体抗扭刚度，2种措施均能提高桥梁施工过程的颤振稳定性。
魏志刚等5指出采用非对称架梁施工方法时，应关注过低的竖弯频率可能引发的竖弯振动发散现象$李永乐等归研究发现，同时布置水平交叉索和竖向交叉索可以大幅提高悬索桥施工阶段的颤振稳定性$陈爱萍等7研究得出气动翼板能够有效提高悬索桥施工阶段的颤振临界风速。
大跨径悬索桥短吊索损坏原因与优化策略分析
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新吊索优化部位是根据病害吊索检 查结果和病害产生的原因分析，主要针 对上下锚固端的锚杯、钢套筒、销轴、衬 套及防水罩进行优化设计，新吊索索体 规格与原设计保持一致，均采用 109根 φ5.0mm 镀锌高强钢丝。 %&'(!)*+ 3.1.1下锚头优化设计（见图 5）
通过外观检查发现，吊索病害主要 为下锚端钢套筒与锚杯连接处断裂，解
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剖后发现下锚杯内部不密实，局部位置 存在空隙，导致锚杯内腔湿气侵入，钢套 筒与锚杯连接处钢丝断裂，且钢丝断口 和钢套筒锈蚀严重，锈蚀程度由下至上 逐渐减弱。 56789
上下销轴总体完整，表面磨损严重。 上下衬套挤压变形，磨损变形严重，局部 位置破损，表面有部分固体润滑剂缺失 和破损，且受压区润滑剂损失严重（见图 3、图 4）。
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%&'()*!""#$%& +,-./*' +01)*())*+,-&.2%)%/3)%+)/01+)2344/56/7--)89$:;<=6/))*>*-&.6%)%/6)%6)*%
悬索桥吊索是将加劲梁自重、外荷 载传递到主缆的主要传力构件，是连接 加劲梁和主缆的纽带，主要承受轴向拉 力，吊索在各种荷载的传递过程中有着 非常重要的作用，是悬索桥的主要受力 构件之一。目前吊索主要是由锚头、高强 钢丝束、叉形耳板组成，但是在交通量越
大跨度桥梁失稳原因分析---精品模板
大跨度桥梁静风失稳的原因分析The analysis of aerostatic stability for long—span bridges摘要本文综合考虑了静风荷载非线性和结构几何非线性的影响，采用风荷载增量与双重迭代相结合的方法，重点研究大跨度悬索桥静风失稳时及失稳后的形态,以及不同失稳形态的发生机理。
通过分别加大三分力系数中某个分量的方式，揭示每个分量对桥梁静风失稳的影响，并进一步探讨结构失稳形态与三分力系数的关联性。
对比不同攻角下大跨度悬索桥静风失稳的发展路径，讨论不同攻角区段三分力系数的作用。
Abstract:In this paper，considering the nonlinear static wind loads and structural effects of geometric nonlinearity, the use of wind load increment and dual iterative method of combining，focusing on long span suspension bridges form aerostatic stability and instability after, as well as different loss the mechanism of stable morphology。
Increased by one-third，respectively，in the manner of a force coefficient components，each component of the bridge reveals the instability of static wind effects，and to further explore the relationship between morphology and structural instability thirds coefficient。
大跨度悬索桥温度效应研究的开题报告
大跨度悬索桥温度效应研究的开题报告一、研究背景近年来，大跨度悬索桥的建设越来越多，如我国的海沧大桥、吴淞大桥、南京长江大桥等，这些桥梁往往需要跨越较宽的河流、峡谷或者垂直高度较大的山谷，使用悬索桥结构可以有效地解决这些地理环境的限制，成为大跨度桥梁的主要形式之一。
然而，大跨度悬索桥的建设不仅需要考虑结构设计和材料选用等问题，还需要考虑桥梁在长期使用过程中的温度效应。
悬索桥结构在受到温度影响时会发生热态变形，从而影响桥梁的安全性能和使用寿命。
因此，对大跨度悬索桥温度效应的研究有着重要的意义。
二、研究目的本研究旨在探究大跨度悬索桥在受到温度影响时的热态变形规律，分析其对桥梁的结构性能和使用寿命的影响，为大跨度悬索桥的设计、施工和运行提供科学依据。
三、研究内容和方法本研究将从以下几个方面展开：1. 悬索桥热态变形机理的探究。
通过文献调查和理论分析，深入了解大跨度悬索桥在受到温度影响时的热态变形机理，为后续研究提供理论基础。
2. 热态变形仿真计算。
采用有限元分析方法，建立大跨度悬索桥热弹性耦合模型，对桥梁在不同温度下的变形和应力情况进行仿真计算。
3. 实测数据采集。
通过现场实测和观测记录，获取大跨度悬索桥在不同温度条件下的变形和应力数据，并与仿真计算结果进行比较和分析。
4. 结构性能评估和改进措施。
通过对大跨度悬索桥在受到温度影响下的变形和应力分析，评估桥梁的结构性能和使用寿命，提出相应的改进措施。
四、研究意义本研究将深入探究大跨度悬索桥在温度影响下的热态变形规律，为该结构的设计、施工及运营提供科学依据；同时，通过对悬索桥的结构性能及其对桥梁使用寿命的影响进行评估，为其安全可靠的使用提供理论基础和技术指导。
大跨度悬索桥施工风险评估与防范
等。若采用浮运沉井，则技术水平要求更高。对策：加强与以上 基础形式相对应的勘探、施工技术和装备的研发，如深海施工 勘探技术；大型专用起重、钻孔、挖泥设备的研发；深水海底挖 泥与基床整平技术；巨型沉井（箱）锚碇定位技术、基底深水灌
浆技术等。
２．承台施工风险。（１）施工过程中大型船只撞击钢围堰 （钢吊箱）。对策：增强钢围堰（钢吊箱）自身的防撞性能；采取相 应的交通管制措施，加强航道监督管理，避免通航船只和施工
中图分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２３７４（２００９）２１－０１３２－０２ （一）施工质量风险
悬索桥是一种以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造包 括：主缆、桥塔、锚碇、吊索和加劲梁。悬索桥因其主要受力构件 只受拉力作用、材料利用效率最高的优点，已经成为大跨度桥 梁的主要形式。大跨度悬索桥由于其施工环境恶劣、施工工序 多、施工工艺复杂的特点，在施工过程中将面临各种风险、极易 出现各种事故。
程中事故因素较多。如遇土层中含有孤石、井身位置发生偏斜
【ｌ】巩春领，程进，沈祥福．大跨度斜拉桥施工风险分析理论 研究与应用阴．城市道桥与防洪，２００６，（２）． 【２】沈斌．几种悬索桥锚碇结构基坑的施工风险分析及对策 叨．公路交通科技，２００８，２５（４）． ［３】沈斌．润扬长江公路大桥北锚碇基坑施工风险及对策阴． 施工技术。２００７，３６（７）． 【４】翟世鸿，杨炎华，张照霞．桥梁深水主墩基础的现状与发 展趋势探讨田冲外公路，２００７，２７（６）． 【５俐：铎．桥梁工程施工中事故环境风险评估叨．中国安全科 学学报，２００３，１３（８）． 网黄金平．西堠门大桥上部构造安装施工风险评估叨．安 全，２００９，（３）． 同石宏伟．北盘江大桥主缆索股架设田．大众科技，２００９，
大跨悬索桥塔梁纵向位移控制阻尼器病害分析查兰清
大跨悬索桥塔梁纵向位移控制阻尼器病害分析查兰清发布时间：2023-05-15T12:21:05.324Z 来源：《建筑模拟》2023年第1期作者：查兰清[导读] 以一座大跨悬索桥为研究对象，结合桥梁塔柱与梁柱节点上的纵波阻尼器的设计替换，选取其工作特性和维护改善实例进行了深入的研究。
重点研究其使用过程中出现的损伤成因，给出减震装置的优化设计，同时，将减震装置改造前和改造后的测试结果进行比较，研究减震装置改造前和改造后的结构变形规律。
该项目的开展将为同类大跨度钢箱梁的设计、安装和维护等工作奠定基础。
贵州省公路工程集团有限公司贵州贵阳 550000摘要：以一座大跨悬索桥为研究对象，结合桥梁塔柱与梁柱节点上的纵波阻尼器的设计替换，选取其工作特性和维护改善实例进行了深入的研究。
重点研究其使用过程中出现的损伤成因，给出减震装置的优化设计，同时，将减震装置改造前和改造后的测试结果进行比较，研究减震装置改造前和改造后的结构变形规律。
该项目的开展将为同类大跨度钢箱梁的设计、安装和维护等工作奠定基础。
关键字：大跨索桥；相对位移量；阻尼器大跨悬索桥在长期受风、车辆、地震及温度等因素的影响下，会发生很大的纵向变形。
纵坡变形太大，将严重制约大桥的安全运行和使用。
在悬索桥中，经常会在桥梁的塔梁之间设置一种纵剪，以减小主塔的纵剪。
目前最常见的两种减震设备有：一种是弹性拉索，另一种是纵梁减震。
弹性拉索是一种能够降低桥面纵振、提高行驶平稳性的新型拉索，但是在拉索上施加的过多的拉索会引起桥面的内力增加。
当采用不同的技术指标时，可以使该结构在动态载荷下达到较好的减振耗能效果。
一系列的工作结果显示，在大跨度悬索桥上安装一种新型的粘滞阻尼器，可以有效地控制大跨度悬索桥的纵向漂移，增强其地震反应，改善其伸缩性，进而达到延长其使用年限的目的。
1 大跨度悬索桥纵向阻尼器病害1.1工程概况某悬索桥，索塔为复合式，塔高228.4米，跨度南北方向分别为576.2米+1418米+481.8米，总跨度2476米，在国内外尚属首创。
大跨度悬挑预应力结构稳定性分析及关键节点受力性能研究的开题报告
大跨度悬挑预应力结构稳定性分析及关键节点受力性能研究的开题报告一、选题背景及意义：大跨度悬挑预应力结构具有空间利用率高、美观等优势，在现代桥梁、大型体育馆、机场、地铁等工程中广泛应用。
但大跨度悬挑预应力结构的设计与施工相对较为复杂，结构的安全性和稳定性等问题也较为突出，需要对其稳定性和关键节点受力性能进行深入研究，以保证工程质量和安全性。
二、研究内容和方法：本文研究的内容包括大跨度悬挑预应力结构的稳定性分析和关键节点受力性能研究。
研究方法主要采用有限元方法，结合现场实测数据建立结构模型，进行力学分析，探讨结构的受力特点和影响因素。
三、预期成果：本研究旨在深入探讨大跨度悬挑预应力结构的稳定性和关键节点受力性能，为相关工程的设计和施工提供参考。
本文预期的成果包括：结构的稳定性分析报告、关键节点受力情况分析报告、结构优化和加固方案等。
四、研究难点和创新点：本研究的主要难点在于大跨度悬挑预应力结构的结构复杂性和稳定性问题。
同时，本研究将结合实验数据、有限元分析方法等手段，开展深入的研究工作，具有较高的实践意义和学术价值。
其创新点主要体现在结构的受力特点和稳定性分析方面。
五、研究计划：第一年：搜集相关文献，熟悉有限元分析方法，完成结构模型建立和实验数据采集工作。
第二年：对结构进行稳定性分析，探讨结构的受力特点和关键节点受力性能，初步制定结构优化和加固方案。
第三年：通过实验和有限元分析等手段，对结构进行验证和优化调整，撰写毕业论文。
六、参考文献：1.《预应力混凝土桥梁》2.《大跨度悬挑预应力混凝土桥梁结构的力学性能研究》3.《大跨度悬挑预应力混凝土桥梁结构的稳定性分析与仿真研究》4.《钢-混凝土组合结构悬挑梁的受力性能研究》。
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三、大跨径悬索桥有限元模型
采用有限元软件 ANSYS 建立悬索桥有限元模型。跨中 精细化节段处钢梁顶板、底板、横梁腹板、加劲肋和桁架杆 采用 shell63 单元，桥面铺装采用 solid45 实体单元，主缆 和吊索采用 solid45 实体单元。其他部位钢梁顶板、底板、 横梁腹板、加劲肋采用 beam188 单元，桁架杆、主缆、吊 索均采用 link10 单元， 桥塔采用 beam188 单元， 跨中精细 化节段与桥梁其他部位通过边界采用刚域刚接方法连接，能 使节点在三维空间上平动与转动 6 个自由度保持一致，全桥 共 361,248 个节点，322,514 个单元。在此种模拟方法在 大大减少了模型单元数目的基础上，既能将通过热分析模拟 所得到的桥梁力学参数随时间的退化关系精确定义到力学分 析模型，又能将主缆、吊索、钢材板件，桁架杆同悬索桥全 桥进行连接，计算出各部位随时间变化的高温力学性能，得 出关键部位的破坏失效时间，计算模型如图 2。
[5]
破坏。 （2）钢梁腹板屈曲理论计算方法 在弯曲荷载下腹板的临界屈曲应力为：
cr ,1 w
2 Ekt w 2 12 1 2 h w 2
（8）
aw>hw，得： 2 1 k 7.81 6.29 9.78
cr ,1w Ts 2 E Ts ktw 2 12 1 2 hw 2
crl
2 E n 1 t 2 3 1 2 b 2
2
由式（4-6）可见，底板的临界屈曲应力是一个与钢材弹 性模量 E 直接相关的函数，在钢梁下发生火灾后，底板直接 受到火灾高温的影响，发生升温，并使底部加劲肋板弹性模 量发生下降，可得：
crl Ts
2 E Ts n 1 t 2 3 1 2 b 2
[2-4] [1]
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2017）06-0256-03
悬索桥为多次超静定结构，火灾下受力情况复杂，桥梁 中的一些部位极有可能在整体破坏之前发生其他形式的局部 破坏。因此，深入分析火灾下悬索桥的高温力学特性，并提 出相应的抗火设计方案对保障桥梁安全运营是十分必要的。
第 17 卷 2017 年
第6期 6月
中 国 水 运 China Water Transport
Vol.17 June
No.6 2017
大跨径悬索桥高温下屈曲失稳破坏研究
游 峰
（湖北省交通运输厅汉十高速公路管理处，湖北 武汉 430050） 摘 要：以某大跨径悬索桥为工程依托，利用有限元软件 ANSYS，采用全桥为杆系结构，跨中节段为空间精细化板
图 2 悬索桥有限元模型（m）
收稿日期：2017-03-19 作者简介：游
峰（1976-） ，男，湖北武汉人，硕士生，湖北省交通运输厅汉十高速公路管理处高级工程师，主要从事 道路与桥梁的设计与施工研究工作。
第6期
游
峰：大跨径悬索桥高温下屈曲失稳破坏研究
257
（6）
根据文献[5]，采用热释放率指数增长模型对桥梁施加热 荷载，模拟桥梁随时间变化的温度场，桥梁上火源热释放率 随时间变化如图 3。
2
（9） （10）
cr
k 2 Et 2 12 1 2 b 2
（1）
式中，ψ为弯曲梯度，aw、hw、tw 分别为腹板的宽度、 高度与厚度。 在剪切力作用下，腹板的临界屈曲应力表达式：
壳实体单元的方法进行建模，得到了桥梁力学分析模型，计算获得了高温下桥梁结构的应力、挠度等关键力学指标。 基于钢材板件屈曲原理，推导出高温下钢材板件屈曲应力计算方法，结合有限元计算模型获得了悬索桥高温下屈曲 失稳时间，为悬索桥抗火设计提供了技术依据。
关键词：大跨径悬索桥；高温；屈曲；破坏时间 中图分类号：U448.25 一、引言
2
（7）
小于板件实际应力 c 时，桥梁结构会由于高温屈曲发生突然
பைடு நூலகம்
钢结构弹性模量 E Ts 在高温下会发生变化，当 crl Ts
图 3 热释放率指数增长函数 四、加劲梁板件高温屈曲失稳研究 1．高温下钢材板件屈曲应力计算方法
本节采用钢材板件的弹性稳定理论，分别推导在温度变 化下的加劲梁腹板弯剪临界屈曲应力表达式与底板在轴向压 力作用下的临界屈曲应力表达式，进行火灾下加劲梁钢材板 件稳定性分析。 （1）钢梁受压底板屈曲理论计算方法 受压底板边界条件可简化为一边自由、三边简支，其临 界屈曲应力表达式为 ：
。
二、工程概况
某悬索桥主桥为主跨 1,700m 的单跨双层钢桁梁悬索 桥，钢桁架为华伦式桁架。主跨长 1,700m，边跨长 465m， 边主跨为 0.274，主跨的矢跨比为 1/9，主桥总体布置如图 1。
图 1 大跨径悬索桥总体布置图（m）
大桥采用的主缆钢丝标准抗拉强度为 1,960MPa，全桥 平行布置两根主缆，主缆间距 28m。每根主缆包含 271 根 索股，每根索股由 91 丝直径为 6.2mm 的镀锌-铝合金镀层 高强钢丝组成。加劲梁材料为 q345qD，加劲梁桁架高度为 10m，节段长 9m，主梁两侧主桁中心距 28m。主桁架为伦 式，上弦杆、下弦杆和斜腹杆均为箱形截面，竖杆为工字型 截面。主桁架的上弦杆和下弦杆均有整体节点板，通过节点 板与斜腹杆焊接连接。
随着桥梁建设的发展， 使得各区域之间的联系更加紧密， 致使这些桥梁上运输易燃易爆物品的车辆（油罐车等）也不 断增多 ， 由此导致的车辆燃烧起火的事件也越来越多， 2011 年 12 月 21 日， 美国加利福尼亚一座混凝土立交桥下油罐车 燃烧引起大火， 桥梁梁底的混凝土由于大火的高温产生脱落， 事故发生后桥梁周围的交通全部被封锁，该桥经过评估后， 被重新加固和维修，经济损失严重。火灾下，悬索桥结构一 旦受到破坏，不仅会威胁人们的生命和财产安全，造成直接 经济损失，而且还会使城市交处于通瘫痪状态，损失不可估 量。近年来，国内外学者主要进行了大量的建筑火灾及隧道 火灾的研究工作，对桥梁结构中发生的火灾，尤其是跨度和 柔性很大的悬索桥高温燃烧火灾，相关的研究涉及很少