自锚式悬索桥地震碰撞影响因素研究 周婷婷1 马道宏2
基于荷载试验的自锚式悬索桥结构性能评定方法研究的开题报告
基于荷载试验的自锚式悬索桥结构性能评定方法研
究的开题报告
摘要:
自锚式悬索桥结构作为大跨径桥梁工程中的一种重要形式,具有设
计效率高、造价低、施工简便等优势。
然而,由于其特殊的结构形式,
对于其性能评定方法的研究还相对不足。
本文旨在开展基于荷载试验的
自锚式悬索桥结构性能评定方法研究,探索一种合适且可行的评定方法。
首先,本文将对自锚式悬索桥结构的构造和特点进行系统的介绍,
分析自锚式悬索桥结构性能评定的理论基础和研究现状,并在此基础上
提出了研究的目标和内容。
接着,介绍了荷载试验的基本原理和方法,
探讨了该方法在自锚式悬索桥结构性能评定中的应用,分析了实验测试
程序和参数的选择。
最后,在对试验结果的分析和评估基础上,对自锚
式悬索桥结构的性能进行评定并提出改进建议。
预期的研究成果包括:1)建立自锚式悬索桥结构荷载试验的数值模型;2)通过数值模拟,分析桥吊、锚杆等主要构件的应力、变形以及桥梁的整体性能;3)通过荷载试验和理论计算,验证数值模型的准确性和可靠性;4)总结自锚式悬索桥结构的失效模式和影响因素,并提出改进措施。
关键词:自锚式悬索桥;性能评定;荷载试验;数值模拟;改进措施。
大跨度自锚式悬索桥地震力受力与位移响应分析
大跨度自锚式悬索桥地震力受力与位移响应分析
郑成福
【期刊名称】《福建交通科技》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】大跨度悬索桥具有自重大、跨度大的特点,地震荷载作用对桥梁的安全性与稳定性影响较大。
为研究该类型桥梁的抗震性能,依托某大跨度自锚式悬索桥的桥型特点,采用有限分析法分析了该类型桥梁在横向和纵向地震力作用下的桥梁受力与位移响应。
研究结果表明:大跨度自锚式悬索桥在地震力作用下,索塔横梁对主塔的受力及位移具有一定的限制作用,受力最不利位置位于塔底,最大位移位置位于索塔中横梁及塔顶。
在悬索桥抗震设计中,不仅要加强塔底强度的设计,还应进行索塔的稳定性设计,以改善悬索桥的抗震性能。
【总页数】5页(P55-59)
【作者】郑成福
【作者单位】中交远洲交通科技集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.25;U442.55
【相关文献】
1.地震作用下大跨自锚式悬索桥动力响应分析
2.大跨径双塔自锚式悬索桥地震响应分析
3.大跨度自锚式悬索桥动力特性与多支承激励地震响应分析
4.大跨度自锚式
悬索桥椭圆塔钢混结合段受力性能分析5.大跨度自锚式悬索桥主梁与中央扣连接节点局部受力分析
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自锚式悬索桥的抗震性能影响研究
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和位移 ; 、 、 C K分 别 为质 量 、 阻尼 和 刚度 矩 阵.式
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梁之间设置橡胶隔震支座 , 其主要作用: ①增加结 构 的柔 性 以延 长 自振 周 期 , 效 地 减 小 地震 加 速 有 度反应 ; ②增加 阻尼 , 加大耗 能作用 , 而减小地 从 震反应 ; ③用 隔震 支 座 变 形 来 提 供 桥 梁结 构在 强 震 作用 下 的大位 移 , 结 构 的其 他 部 分保 持 在 弹 使 性范 围内. 方 海等研 究 了铅阻 尼 器在 自锚 式 悬 索桥 结 构
阻 比 ,中 - 2 则 式 变 尼 其 , √ n , 上 可 为 M w,
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引入结 构体 系 的动力反 应转换 函数 H( ) 地震 地 9 O , 面 的场 地特 征频率 为 O, 面地震 加速 度 互 e , 9地 =
基金项 目:国家 自然科学基金项 目( 07 0 2 ; 5 98 6 ) 广东省 自然科学基金项 目( 1 16 04 0 0 2 资助 95 0 50 0 0 0 ) 作者简介 :王定文 (9 9一) 男 , 16 , 高级工程 师, 工学硕士.E m i w nd @gmer cr - al agw z di o : .n
等优点 , 越来越 受 到工程 界 的青 睐 , 为城 市 市 区 成 中小跨 径桥 梁 极 具 竞 争 力 的桥 型 ¨ .11 J 95年 , 德
自锚式悬索桥主塔稳定计算方法及影响因素分析
图 1 总体布 置图( 单位 : m)
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 5 — 1 4
作者简介 : 宋凯 ( 1 9 8 1 一 ) , 男, 湖北 仙桃人 , 硕士, 工程 师 , 从 事 道路桥 梁工程设 计工作 。
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7 4 桥梁结构
的临 界 力为 :
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压 杆 稳 定 问题 中 ,边 界 约 束 条 件 对 临 界 力 的 大小 有很 大 影 响 , 不 同支 承 情 况下 压杆 的临 界力 与
其 计 算 长 度 的 平 方 成 反 比 , 即 :
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图 4 裸 塔 模 型 一 阶 纵 向 失 稳 模 态 图 示
城 市道 桥 与 防 洪
2 0 1 3 年7 月第 7 期
式中, P为 曲率 半 径 ; E为 弹性 模 量 ; , 为 截 面 惯性矩。
令: = , 计算得到微分方程通解为 :
v =C1 s i n az +C2 c o s a . z
根据边界条件 z = 0 , v = O ; z = l , v = 0 ,可得到杆件
1 概 述
随着 悬 索 桥 跨 径 的不 断 增 大 ,主塔 高 度 的 增
甘
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加 ,主塔稳定分析成为控制悬索桥设计 的控制 因 素之一 。 在悬索桥设计计算分析中 , 主塔在 主缆约 束下 的稳定计算公式在规范 中并未 提及 。对于传 统 的地 锚 式 悬 索 桥 ,国 内外 学 者 已 针 对 这 个 问 题 开 展 了许 多研 究 f 1 】 。自锚 式 悬 索桥 取 消 了 传统 悬 索 桥 中所 必 须 的 巨大 的锚 锭 ,将 主缆 直 接 锚 固在 加 劲梁上 , 使 主梁 直 接 承受 主 缆 传来 的水 平 力 。全 桥 结 构 体 系 的改 变 ,对 主塔 稳 定 分 析 产 生 了 巨大 的 影 响 。本 文 以西 宁市 海 湖新 区文 汇 路 跨 湟 水 河 大 桥 为例 ,研究 了 自锚式悬索桥 主塔 稳定分析 的计 算方法 , 并对影响因素做 出一定探讨 。 西宁 市文 汇路跨 湟 水河 大桥 为两 塔五 跨混 凝土 自锚 式悬 索桥 ,跨 径 布置 为 ( 2 4 + 6 5 + 1 5 8 + 6 5 + 2 4 ) m, 全桥长度 3 3 6 m, 主跨 及 边 跨 为 悬 吊结 构 。 主塔 采 用 门式 塔 框架 结 构 , 总高 5 1 m。全 桥 两 根 主 缆 , 双 缆 面均为垂直索面 , 主缆水平距离 1 9 m, 吊索纵 向 间距 为 6 m。梁采 用 单 箱 三 室混 凝 土 鱼 腹 梁 , 梁 高 2 . 2 m, 顶宽 2 7 - 3 m。锚 固墩 和边 墩 处 设 置 竖 向支 座, 桥 塔 处设 置 竖 向支座 和 横 向抗 风 支 座 。图 1 为 全桥 总 体 布 置 图 , 图 2为主 塔 构 造示 意 图 。
自锚式悬索桥抗震性能试验研究_颜海泉
2013年4月第4期城市道桥与防洪1概述我国是一个多地震的国家,近年来发生的比较严重的地震有2008年的汶川地震(M8.0)、2010年的玉树地震(M7.1),都造成了非常惨重的生命财产损失。
在地震中,由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,造成震后救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,导致了巨大的经济损失。
目前,国内外现有的绝大多数桥梁工程抗震设计规范只适用于中等跨度的普通桥梁,超过适用范围的大跨度桥梁的抗震设计,则无规范可循。
我国公路工程抗震设计规范只适用于主跨不超过150m的梁桥和拱桥;我国铁路工程抗震设计规范虽没有说明跨度范围,但说明“对特殊抗震要求的建筑物和新型结构应进行专门研究设计”。
自锚式悬索桥结构力学特征显著不同于已有的常规地锚式悬索桥,类似桥梁的抗震性能在世界范围内研究极少。
因此,开展自锚式悬索桥的抗震性能试验研究,对于保证该类桥梁技术设计的合理性和桥梁的抗震安全是十分必要的。
本文介绍对一座自锚式悬索桥进行振动台试验。
通过该试验直接了解自锚式悬索桥的抗震性能,为今后的类似工程设计提供相关的参考。
2模型介绍进行该试验的振动台面尺寸为4m×4m,最大承载能力达到25t,具备三向六自由度试验能力。
试验的桥梁原型为一座独塔两跨自锚式悬索桥,跨径布置为47m+167m+219m+47m。
桥梁的立面布置图见图1。
主塔高131m,顶部装饰高25m。
塔柱截面为单箱单室预应力混凝土结构。
单肢塔柱,横断面似梯形。
主桥采用扁平钢箱梁,两端设置风嘴,箱梁顶宽36.1m,梁高3.5m,其47m的两锚固跨和毗邻的主、边跨各一段采用混凝土梁。
混凝土梁段外形同钢箱梁,在主缆锚固区(即桥墩处)将梁高增加为4.5m和5m。
桥面采用2%的双向横坡。
两吊索支点在钢梁上横向间距是27.1m,纵向索距标准段为12m,塔处为40m。
全桥共设两根主缆,其结构为预制平行丝股(PWS),吊索采用空间布置,其与铅垂线成7°左右夹角,吊索采用预制平行钢丝束。
悬索桥模态研究以及地震响应谱有限元分
悬索桥的模态以及地震响应谱有限元分析合肥工业大学土木建筑学院吴卓王国体悬索桥是大跨度桥的主要形式,因为其主要杆件受拉力,再传至锚墩,传力途径简洁,由于近代悬索桥的主缆采用高强钢丝,使其能比其他形式更加能经济合理地修建大跨度桥。
目前全世界跨径大于600米的桥,主要都是悬索桥,因为其自重较轻,在刚度满足的情况下,能充分显示出其优越性。
桥梁自振频率与振型主要通过测量跟实验得出,这个就意味着在建成桥梁之前对于桥梁的自振频率以及振型,我们还是不容易求得的,随着有限元软件的发展,对于悬索桥这样大型的复杂的桥梁,我们已经可以通过一些商业软件来计算它的自振频率以及可能的振型了,本文就是通过对于某悬索桥的全桥的有限元模拟得到了固有频率以及模态振型。
地震导致的桥梁破坏,无论在数量还是破坏程度上,都大大超过了其他的动载的作用,日本(1923年关东地震)。
美国(1964年阿拉斯加地震)以及我国(1975年海城地震,1976年唐山地震)的几次地震毁坏了数以百计的桥梁,由于目前的地震的预报还不是很成熟,所以对于桥梁在地震的荷载作用下的响应的研究就变的十分有意义了,本文通过上诉模态的分析得到的桥梁振型以及频率,结合地震荷载,进行了合并计算,得到了桥梁在地震荷载作用下各个方向的位移与时间的关系图,对于抗震设计有一定的参考价值建模过程某大跨度悬索桥,采用简支单跨体系,主跨1138米,主梁搭接在主塔下横梁上,主梁采用封闭流线型扁平钢箱梁,宽37.9米,中心线处梁高3. 6米。
吊杆间距16米,主塔为门式框架混凝土结构,高64米,下横梁以下为变截面,以上为等截面。
整个结构由主梁,主缆,吊杆,刚臂,主塔,钢横梁组成,建立模型如下:建立模型以后,对主梁施加预应力,然后进行模态分析,得到全桥的固有频率以及振型特点如下表一:表一成桥状态动力特性阶次频率(HZ)振型特点阶次频率(HZ)振型特点1 6.51E-02 L-S-1 11 0.25999 主缆横摆2 8.29E-02 纵漂12 0.3004 V-S-33 0.11708 V-A-1 13 0.31748 T-S-14 0.14698 V-S-1 14 0.33828 主缆横摆5 0.19825 V-S-2 15 0.35347 主缆横摆6 0.19826 L-A-1 16 0.36707 主缆横摆7 0.21171 主缆横摆17 0.37424 V-A-38 0.22861 V-A-2 18 0.38325 主缆横摆9 0.23009 主缆横摆19 0.38535 T-A-110 0.25046 主缆横摆20 0.44159 主缆横摆其中,V-A-1表示第一阶反对称竖向弯曲。
自锚式悬索桥的纵向地震反应研究
自锚 式 悬 索 桥 加 劲 梁 两 端 设 有锚 固块 , 由于 主 缆 锚 固 在锚 固 块 上 , 固块 具 有 传 递 主 缆 轴力 锚 和 承 担 全 部 或部 分 竖 向分 力 的作 用 , 劲 梁 承受 加 主 缆传 来 的 巨大 水平 力 , 此 , 劲梁 、 因 加 主塔 、 固 锚 块 以及 整 个 结 构 体 系受 力 都 很 复 杂 , 震 反 应 分 地
其 特 殊 的 抗 震 分 析 亦 受 到 了高 度 重 视 . 计 算 大 在 跨 度 结 构 的 地 震 反 应 时 , 该 考 虑 地 面 运 动 的 空 应
间 变化 特 性 , ( ) 波效 应 ; 2 部 分 相 干效 应 ; 即 1行 () ( ) 部 场 地效 应 . 2 3局 从 0世 纪 8 0年 代起 , h d A me M. b e— h fa , z A d lG afrNa my等人 [ ] 1 就对 多 点 激 励 大 跨 度斜 拉 桥 和悬 索桥 结 构 的线性 和非 线性 地 震 反 应 进 行 了研 究 , 出 了一 些 很有 价 值 的 研 究 结 得 果 . 9 2年 项 海 帆 [ 对 天 津 永 和 桥 ( 向漂 浮 体 18 3 纵 系斜 拉桥 ) 行 了行 波效 应 的研 究 , 出非一 致输 进 得
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自锚 式悬索桥 的纵 向地震 反应研究
刘 春 城 张 哲 石 磊
( 连理工大学土木建筑学 院 大 大连 162) 1 0 3
摘 要 : 虑 了 地 震 动 空 间 效 应 , 括 行 波 效 应 、 分 相 干 效 应 和局 部 场 地 效 应 的影 响 , 用 虚 拟 激 考 包 部 应 励 法 , 一 座 拟 建 的 主 跨 20m 自锚 式 混 凝 土 悬 索 桥 在 多 点 随 机 激 励 下 进 行 了 纵 向 地 震 反 应 分 对 4 析 . 算 结 果 表 明 : 多 点 随 机 激 励 下 , 波 效 应 和 部 分 相 干 效 应 除 了 使 锚 固端 轴 力 略 有 增 加 外 , 计 在 行 其 它 部 位 结 构 动 内力 和 动 位 移 都 减 小 . 中 采 用 了 3种 相 干 模 型进 行 分 析 , 过 计 算 结 果 的 比 较 , 文 通 对 相干模型 的选取提出了建议. 关键词 : 间效应 ; 机激励 ; 空 随 自锚 式 悬 索 桥 ; 震 反 应 ; 率谱 地 功
自锚式悬索桥抗震计算及减隔振措施
自锚式悬索桥抗震理论及减振措施1.自锚式悬索桥简介1.1 悬索桥的适用范围自锚式悬索桥作为一种独特的柔性悬吊组合体系,有其自身的受力特点,其优点为:(1)不需要修建大体积的锚碇,所以特别适用于地质条件较差的地区;(2)受地形限制小,可结合地形灵活布置;(3)保留悬索桥美观,错落有致的线性,特别适合景观要求较高的城市桥梁;(4)钢筋混凝土的加劲梁在轴向压力下刚度有很大的提高,且后期养护较钢梁有很大的优势。
自锚式悬索桥也有其不足之处:(1)在较大轴压作用下,梁需要加大截面,会引起自重增大,限制了跨度;(2)施工步骤受到影响。
必须先制造主塔、加劲梁在安装主缆和吊杆,需要搭建大量的临时支架来建造加劲梁;(3)锚固区局部受力复杂;(4)受到主缆非线性影响,吊杆的张拉时施工控制困难;(5)加劲梁属于压弯构件,需提高刚度来保证稳定。
1.2 自锚式悬索桥的分类自锚式悬索桥的结构形式主要有三种:美式自锚式悬索桥、英式自锚式悬索桥及其他类型自锚式悬索桥。
(1)美式自锚式悬索桥美式自锚式悬索桥的基本特征为采用竖直吊杆。
采用钢桁架的自锚式悬索桥的加劲梁是连续的,以承受主缆传递的压力。
加劲梁可做成双层公铁两用。
可以调整钢桁架的高度来提高加劲梁的刚度以保证桥梁有足够的刚度。
此类自锚悬索桥的典型代表为韩国的永宗大桥。
(2)英式自锚式悬索桥此类悬索桥的基本特征是采用三角形的斜吊杆和刚度较小的流线形扁平翼状钢箱梁作为加劲梁,用钢筋混凝土塔代替钢塔,有的还将主缆和加劲梁在跨中固结。
其优点是钢箱梁可减轻恒荷载,因而减小了主缆截面,降低了用钢量。
钢箱梁抗扭刚度大,受到横向的风力较小,有利于抗风,并大大减小了桥塔所承受的横向力,缺点是三角形斜吊杆在吊点处的结构复杂。
此类自锚式悬索桥的典型代表为日本的此花大桥。
(3)其他类型的自锚式悬索桥其他类型的自锚式悬索桥采用了竖直吊杆和流线形钢箱梁作为加劲梁,加劲梁的材料可采用钢材或钢筋混凝土材料。
三汊矶湘江大桥自锚式悬索桥地震反应研究的开题报告
三汊矶湘江大桥自锚式悬索桥地震反应研究的开题报告一、选题背景及意义三汊矶湘江大桥是湖南省目前跨度最大的大型自锚式悬索桥,其主跨长度为1088米,是国内重要的交通枢纽之一。
然而,大桥所处的地区频繁发生地震活动,对大桥的安全性和稳定性带来了严峻的挑战。
因此,研究大桥在地震作用下的反应,对于保障大桥的安全运营具有重要的意义。
二、研究内容和方法本研究将采用数值模拟的方法,基于ANSYS软件建立三汊矶湘江大桥的有限元模型,考虑桥梁结构的非线性、随机性等因素,在进行地震反应分析时,采用地震动加速度时程作为外部加载条件,分析大桥在地震作用下的动力响应、振动特性、位移变化等。
三、预期目标通过对三汊矶湘江大桥的地震反应研究,预期可以得到以下成果:1.大桥在地震作用下的动力响应特性,包括受力分布、振幅、频率等。
2.大桥在地震作用下的振动模态、频率、振型等特性分析。
3.对大桥在地震作用下的破坏机理、荷载传递方式等进行分析。
4.提出相应的抗震强化措施,为大桥的抗震设计和运营管理提供科学的指导。
四、研究方案1.收集三汊矶湘江大桥的相关资料,建立大桥的有限元模型。
2.通过模态分析,获取大桥的振动特性。
3.采用ANSYS软件进行地震反应分析,获取大桥在不同地震动加速度下的振动特性、动力响应等。
4.分析大桥在地震作用下的破坏机理、荷载传递方式等。
5.提出相应的抗震强化措施。
五、预期成果通过本次研究,我们可以得到三汊矶湘江大桥在地震作用下的动力响应、振动特性等相关数据,可以为大桥的抗震设计和运营管理提供科学的指导和参考。
同时,本研究的方法和思路,也可以为其他大跨度自锚式悬索桥的地震反应研究提供一定的参考。
自锚式悬索桥施工控制中若干关键问题的研究的开题报告
自锚式悬索桥施工控制中若干关键问题的研究的开题报告一、选题背景自锚式悬索桥是一种新兴的桥梁结构形式,其特点是桥梁主跨通过悬索索杆直接锚固在岸边锚墩上,具有两端自由悬挂的特点,较传统的悬索桥更为简洁明快。
自锚式悬索桥具有大跨径、宽跨径、高承载能力等优点,在海湾、河道等地区广泛应用,并成为大跨径桥梁的重要发展方向。
受国内交通工程建设的快速发展和技术进步的推动,自锚式悬索桥逐渐成为我国大型桥梁建设的主流选择之一。
与此同时,自锚式悬索桥的施工也受到了越来越多的关注。
自锚式悬索桥的施工既涉及到悬索索杆的制造、预应力张拉,也涉及到主梁的制造、吊装等多个环节,其中施工控制是至关重要的环节。
自锚式悬索桥的施工控制涉及到多个关键问题,包括悬索索杆的尺寸精度控制、预应力张拉的误差控制、主梁吊装的平稳性控制等等。
这些问题的解决对于保障自锚式悬索桥的施工质量和安全具有极为重要的意义,因此本研究拟就相关关键问题展开深入的探究。
二、选题目的和意义本研究旨在研究自锚式悬索桥施工控制中若干关键问题,从而为自锚式悬索桥的施工质量和安全保障提供技术支持。
具体目的和意义如下:1. 深入研究自锚式悬索桥的施工特点和控制要点,为自锚式悬索桥施工的顺利进行提供理论指导。
2. 探究悬索索杆尺寸精度控制、预应力张拉误差控制、主梁吊装平稳性控制等关键问题,为自锚式悬索桥施工过程中控制这些因素提供有力依据。
3. 提出相应的解决方案和技术手段,并进行实践验证,从而为自锚式悬索桥的施工质量和安全保障提供有力措施。
三、研究内容和方法本研究主要围绕自锚式悬索桥施工控制中的若干关键问题展开探究,具体研究内容如下:1. 研究自锚式悬索桥的施工特点和控制要点,深入了解自锚式悬索桥的施工过程和施工控制的必要性。
2. 探究悬索索杆尺寸精度控制的方法和手段,从材料的选择到加工和测量,全方位地掌握悬索索杆的制造要求和关键环节。
3. 借助仿真技术和实测方法,研究预应力张拉误差控制的方案和手段,分析不同因素对预应力误差的影响,提出相应的解决方案。
自锚式悬索桥施工索力优化设计与监测监控的开题报告
自锚式悬索桥施工索力优化设计与监测监控的开题报告一、研究背景及意义自锚式悬索桥是一种常见的大跨度跨海大桥,由于其整体结构简单、造价相对低廉,因此在市政道路、高速公路和铁路等领域广泛应用。
在自锚式悬索桥的设计施工中,悬索索力是关键参数之一,其大小直接影响到桥梁的安全性能和使用寿命。
因此,合理优化悬索索力设计方案及其监测监控手段,对于提高自锚式悬索桥的设计效率、增强其安全性能和延长使用寿命具有重要意义。
二、研究内容和目标本研究旨在针对自锚式悬索桥的施工索力优化设计和监测监控问题,探索如何提高设计效率、增强安全性能和延长使用寿命,具体研究内容和目标包括以下几个方面:1. 分析自锚式悬索桥的基本结构和特点,探讨悬索索力产生的原因和影响因素。
2. 整理目前国内外关于自锚式悬索桥施工索力优化设计的研究成果,总结不同设计方案的优缺点。
3. 提出合理的自锚式悬索桥施工索力优化设计方案,包括索力计算方法、索线布置方案、索力调整方案等。
4. 探索适用于自锚式悬索桥的索力监测监控手段,建立索力监测监控系统,实时监测悬索索力变化。
5. 利用实测数据对优化设计方案进行验证,评估其安全性能和使用寿命。
三、研究方法和技术路线本研究采用文献调研、理论分析、数据处理和实验论证等多种方法,技术路线如下:1. 首先,通过阅读大量相关文献资料,了解自锚式悬索桥的基本结构和特点,掌握悬索索力产生的原因和影响因素。
2. 然后,对国内外已有的自锚式悬索桥施工索力优化设计方案进行梳理和总结,分析不同方案的优缺点,并借鉴其有价值的经验。
3. 接着,提出合理的自锚式悬索桥施工索力优化设计方案,包括索力计算方法、索线布置方案、索力调整方案等。
4. 在设计方案基础上,探索适用于自锚式悬索桥的索力监测监控手段,建立索力监测监控系统,实时监测悬索索力变化。
5. 最后,利用实测数据对优化设计方案进行验证,评估其安全性能和使用寿命,为自锚式悬索桥的设计施工及后期维护提供有力支持。
非一致激励对三塔自锚式悬索桥地震响应的影响
非一致激励对三塔自锚式悬索桥地震响应的影响张超;巫生平【摘要】作为一种新型的桥梁结构形式,三塔自锚式悬索桥的静动力性能较传统双塔自锚式悬索桥更为复杂。
由于其跨越能力较大,抗震分析中地震动空间效应通常不能忽略。
以某三塔自锚式悬索桥为工程背景,根据实际场地条件拟合得到空间多点地震动时程,基于时程分析法研究了波传播效应、局部场地效应、失相干效应等地震动空间效应对三塔自锚式悬索桥地震响应的影响规律。
研究结果表明:非一致激励会使得主塔内力增大、主塔索鞍抗滑安全系数下降、主塔纵向加速度和变形增大、主梁内力增大。
因此,对于三塔自锚式悬索桥地震响应分析时应考虑多点非一致激励的影响。
进一步研究表明,非一致激励对于各构件响应的影响程度不尽相同;即使对于同一构件,不同地震动空间效应的影响规律也相差较大。
综上所述,非一致激励的影响规律十分复杂,需要后续更深入地探讨非一致激励对多塔悬索桥地震响应的影响机理。
%Here,a real project of a three-tower self-anchored suspension bridge (TSSB ) was taken as a background.Spatially varying non-stationary ground motions were simulated according to real site condition.Based on the finite element model of TSSB,the time history method was used to discuss effects of ground motion spatial variations,such as,wave passage effect,coherency loss effect and local site effect.On seismic response of TSSB,respectively.Results showed that spatially non-uniform ground motions increase seismic response of towers and decreases safety factor against cable sliding;it is necessary to consider effects of ground motion spatial variations in seismic design ofTSSB.Further studies showed that the levels of the impacts of spatiallyground motion on each component are different and influence rules of different spatial effects are also quite different;the influence laws of spatially ground motion on seismic response of TSSB are very complicated,more in-depth study on this topic is needed.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P197-203)【关键词】非一致激励;三塔自锚式悬索桥;空间非平稳地震动;索鞍抗滑移安全系数【作者】张超;巫生平【作者单位】福州大学土木工程学院,福州 350108;福州大学土木工程学院,福州 350108【正文语种】中文【中图分类】U448.25自锚式悬索桥自锚式悬索桥具有结构造型优美,场地适应性强等优点,逐渐成为城市桥梁中极具竟争力的桥型。
大跨度自锚式悬索桥非线性地震反应分析与减震控制研究的开题报告
大跨度自锚式悬索桥非线性地震反应分析与减震控制研究的开题报告一、研究背景和意义随着我国经济的发展和城市规模的不断扩大,大跨度自锚式悬索桥由于其在交通运输中的重要作用,正在得到越来越广泛的应用。
与此同时,地震灾害也给桥梁建设与维护带来了极大的挑战。
因此,掌握大跨度自锚式悬索桥的地震反应及其减震控制技术,对保障桥梁的安全运行和提升经济建设具有重要的现实意义。
二、研究内容和方法本文通过对大跨度自锚式悬索桥的结构特点、地震波与结构响应的基本原理和现有减震控制技术的分析和总结,从结构非线性效应的角度出发,利用有限元软件ANSYS对大跨度自锚式悬索桥在地震作用下的非线性响应进行仿真分析,探究结构受地震作用时的应力、应变、位移等响应特征;并在此基础上,结合物理试验,分析减震控制技术在提高结构抗震性能方面的作用,并对其优化和改进进行探究。
三、预期目标和创新点本文旨在通过对大跨度自锚式悬索桥非线性地震反应及其减震控制技术的研究,达到以下预期目标:(1)全面掌握大跨度自锚式悬索桥的结构特点、地震波及结构响应的基本原理和现有减震控制技术;(2)通过仿真分析和物理试验,研究大跨度自锚式悬索桥在地震作用下的非线性响应特征及减震控制技术的作用机理;(3)优化和改进现有减震控制技术,提高大跨度自锚式悬索桥的抗震性能;(4)在理论和实践上对大跨度自锚式悬索桥的地震稳定性和抗震性能提出相应的建议和改进方案。
在研究方法上,本文将结构仿真分析与物理试验相结合,全面而深入地探究大跨度自锚式悬索桥的非线性地震反应及减震控制技术,具有一定的创新性和实用性。
四、论文结构本文将分为五个部分:第一部分为引言,主要介绍研究背景、研究内容、方法和预期目标。
第二部分为文献综述,主要对大跨度自锚式悬索桥的结构特点、地震波及结构响应的基本原理和现有减震控制技术进行综合分析。
第三部分为理论分析,主要对大跨度自锚式悬索桥在地震作用下的非线性响应特征进行仿真分析,并对减震控制技术进行探究和改进。
地震作用下大跨自锚式悬索桥动力响应分析
v i c e o r d a mp e r s s h o u l d b e u s e d t o a v o i d i mp a c t i n g . T h e r e i s n o t c o u p l i n g b e t we e n l o n g i t u d i n a l a n d l a t e r a l
Ab s t r a c t : T h e s e i s mi c r e s p o n s e o f t h e Wu s o n g b r i d g e i s a n a l y z e d t h o u g h t h e r e s p o n s e s p e c t r u m me t h o d
第4 2 卷
第l 5 期
交
通
标
准
化
Vo 1 . 4 2 No . 1 5
2 0 1 4 年8 月
T r a n s p o r t a t i o n S t a n d a r d i z a t i o n
Au g . 2 01 4
地震作用下大跨 自锚 式悬索桥 动 力响应 分析
以 时程 分析 为 主 。
关 键 词 : 自锚 式 悬 索桥 ; 反 应 谱 法; 时程 分 析 法; 人工波; 地 震 反 应
中图分 类号 :U 4 4 8 . 2 5
文献标 识码 :A
Hale Waihona Puke 文章 编号 :1 0 0 2 — 4 7 8 6 ( 2 0 1 4 ) 1 5 — 0 1 8 5 — 0 4
置 ;横 向地震作 用 与纵 向地震 作 用不存在耦 合现 象 ,但是 塔底 弯矩及 剪力动 力响应均较 大 ,为控制设 计截 面 ;
多支承激励下自锚式悬索桥空间地震反应分析
多支承激励下自锚式悬索桥空间地震反应分析
刘春城;张哲;石磊
【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》
【年(卷),期】2004(036)011
【摘要】基于随机振动理论,考虑了地震动空间效应,对一座主跨240米自锚式混凝土悬索桥在多支承激励下进行了地震反应分析,以及在地震波的三向正交分量独立作用和联合作用下的地震反应进行了数值计算,探讨了行波效应和部分相干效应对自锚式悬索桥地震反应的影响.
【总页数】3页(P1568-1570)
【作者】刘春城;张哲;石磊
【作者单位】大连理工大学,桥梁工程研究所,辽宁,大连,116023;北华大学,交通建筑学院,吉林,吉林,132013;大连理工大学,桥梁工程研究所,辽宁,大连,116023;大连理工大学,桥梁工程研究所,辽宁,大连,116023
【正文语种】中文
【中图分类】U442.55
【相关文献】
1.非一致激励下自锚式悬索桥的非线性地震反应分析 [J], 刘春城;郭丽波;李福军
2.自锚式悬索桥动力特性及地震反应分析 [J], 郑恩海;吴庆嵩;李京许;沈刚
3.基于环境激励和子空间技术的自锚式悬索桥结构模态参数识别 [J], 王甜;祝志文
4.虚拟激励法在自锚式悬索桥竖向地震反应分析中的应用 [J], 刘春城;张哲;石磊
5.大跨度自锚式悬索桥动力特性与多支承激励地震响应分析 [J], 张元壮;
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大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析的开题报告
大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析的开题报告题目:大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析一、研究背景及意义随着人们对于交通建设的追求,桥梁建设也在不断发展,其中自锚式悬索桥作为一种桥型,因其美观大气、安全可靠,越来越为人们所接受和使用。
自锚式悬索桥的设计和施工阶段的受力分析是其建设的重要环节,具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本文将针对大跨度自锚式悬索桥在施工阶段的受力特点进行研究,重点关注以下内容:1. 自锚式悬索桥的基本结构特点及其影响因素的分析。
2. 自锚式悬索桥施工阶段涉及的受力问题,包括温度变形、混凝土段的承载能力、施工荷载等方面的受力分析。
3. 对于自锚式悬索桥在施工阶段的受力问题进行分析,提出相应的解决方法。
本文采用文献资料法、数值计算法以及工程实例法等多种方法进行研究。
三、预期成果和研究意义本文通过对大跨度自锚式悬索桥在施工阶段的受力分析和问题解决的研究,预计将得到以下结果:1. 提出自锚式悬索桥施工阶段受力分析的理论基础和方法。
2. 为自锚式悬索桥在施工阶段提供相应的施工方案和技术指导。
3. 在悬索桥设计及施工领域的相关研究中填补自锚式悬索桥施工阶段受力分析研究的空白,为相关学科提供参考资料。
四、研究计划本文的研究计划如下:1. 确定研究的内容和方向。
2. 搜集相关文献和资料,并进行分析整理。
3. 根据研究方向,选择数值计算方法、工程实例法等多种方法进行研究。
4. 对于所得数据进行分析,总结得出结论。
5. 撰写论文,出版发表。
五、论文结构安排本文的结构安排如下:第一章绪论1.1 题目背景及研究意义1.2 研究的目的和内容1.3 研究方法和技术路线1.4 论文的结构安排第二章自锚式悬索桥的结构特点及其影响因素分析2.1 自锚式悬索桥的基本结构2.2 自锚式悬索桥施工阶段涉及的受力问题2.3 自锚式悬索桥在施工阶段受力时的参数设置和计算第三章自锚式悬索桥的受力分析及问题解决方法3.1 温度变形对自锚式悬索桥的影响3.2 混凝土段的承载能力3.3 施工荷载的影响3.4 自锚式悬索桥在施工阶段的问题探讨和解决第四章利用工程实例对自锚式悬索桥的受力分析进行验证和应用4.1 工程实例的介绍4.2 工程实例的计算及分析4.3 结果和讨论第五章结论5.1 研究成果总结5.2 参考文献5.3 致谢以上是开题报告的内容,希望给你提供一些参考。
试探究自锚式悬索桥吊索施工张拉控制及抗震特征
2 锚 式悬 索桥 的抗震 研 究
从 地震 反 应 分析 的发展 历 程 来 看 主要 经 历 了三 个 阶段 : 静 力 阶段 , 反 应 谱 阶段 以及 动 力阶 段 。就 目前 而言 , 世界 各 国在桥 梁 抗震 设 计 中绝 大 多数 时
通 过实 践显 示 , 在 吊杆在 张 拉 的过程 中我们 亟 需解 决 的一个 重 点就 是 主 梁脱 模 的 问题 。鉴 于 此 , 必须 选 择合 理 的脱 模 目标 状态 方 可 达 到最 佳 的施 工
o , 对 于 线 性 体系 , 将 上 述 运动 方 程 采 用 积 分 公 式 来 表 示: x ( t ) = 一 1 f e 。 t
效果 , 就 目前 而言主要有以下两种方法 : ( 1 ) 主梁各处与支架部分恰好全部脱 ( r ) s %( 卜 , 然后分别求两阶导数 , 可以 得 出单 自由度质点在地震作用 离, 即全部支架对主梁没有任何支反力 , 并且 主梁与所有支架间没有丝毫间 由于 阻尼 比 比较 小 , 有 阻 尼 圆 隙; ( 2 ) 部 分 主梁 与支 架 脱离 , 并二 者 之问 出现 一 定 的间 隙 , 剩 余部 分 被 支架 所 下 的相对 速 度 和绝 对 加 速度 反 应 的积 分 公式 , d = w * l 一 § z 的二 次平 方 根 w, 因此 可 简化 为 : 支撑 着 ( 支撑 力很 小 ) , 在 这种 况 下进行 强 行拆 除 并不 会 对 结构 的安全 造 成 频 率 可简 写 为w
任何 影 响 。但是 值 得 注意 的是 , 以上 这 两种 方法 虽 然说 都 能 够达 到 拆 除支 架 的 目的 , 但 是 各有 优 缺点 , 其 中第一 种 方法 由于 主梁 与支 架 恰好 完 全脱 离 , 这 个 时候 支 架对 主 梁不 会产 生 任何 力 , 所 以拆 除 支架 不会 对 整 个结 构 产 生任 何 影响, 当然了, 这 只是 一种 理论 上 的状 态 。 在 实 际过 程 中我 们很 难 避免 各方 面 的计 算误 差 , 是很 难 实现 这一 状 态 的。 而第 二种 方 法 中 的支 架对 主 粱 提供 部 分支 反 力 ,此 时如 果 强行 拆 除支架 的话势 必会 对 结 构受 力 产 生一 定 的影 响 , 通过 大 量 的实践 结 果 表 明 , 采 用 这种 方 法我 们可 以直观 判 断 主梁 与 支架 间 是 否脱 离 。 如最 终成 桥 时 主缆线 形 与设 计线 形 吻合 的 程 度越 好 , 则 表 明 整个 结 构 的受 力情 况 越合 理 , 但 吊索在 张拉 的 每一 个 步骤 准 确 的说 其 实是 一个 给 主
自锚式悬索桥结构可靠性研究
尽管本次演示在自锚式悬索桥的计算分析方面取得了一定的成果和进展,但 仍存在一些不足之处,需要进一步研究和探讨:
1、在实验研究中,虽然已经尽可能地模拟了实际工程情况,但仍可能存在 一定误差和不足。因此,需要进一步改进实验方案和完善测试内容,以提高实验 数据的准确性和可靠性。
2、在计算分析中,虽然已经采用了较为先进的有限元方法和优化计算过程, 但仍然可能存在计算误差和边界条件的简化。因此,需要进一步探讨更精确的分 析方法和模型,以提高计算精度和可靠性。
参考内容
自锚式悬索桥作为一种具有独特特点的桥梁结构形式,在近年来得到了广泛 的应用和发展。本次演示旨在对自锚式悬索桥的计算分析进行研究,通过理论建 模和实验验证,探讨其力学性能和行为表现,为相关工程实践提供参考和依据。
在自锚式悬索桥的发展过程中,其设计理念和施工技术的不断更新和完善, 使得这种桥梁结构在跨越能力、承载力和景观效果等方面具有显著优势。然而, 随着自锚式悬索桥的不断增多,也出现了一些问题和挑战,如悬索的非线性、桥 塔的稳定性、车致振动等,这些问题都需要通过深入的计算分析进行研究。
引言
混凝土自锚式悬索桥是一种具有独特优势和特点的桥梁结构,其结合了混凝 土材料的强度高、耐久性好以及悬索桥跨度大、自重轻等优点。在现代化的桥梁 建设中,混凝土自锚式悬索桥已成为一种重要的选择。本次演示将围绕混凝土自 锚式悬索桥设计理论展开研究,旨在为进一步提高其设计质量提供参考。
关键词:混凝土、自锚式悬索桥、 设计理论
自锚式悬索桥,一种具有特殊构造和优异性能的大型桥梁结构,已成为现代 城市交通基础设施的重要组成部分。自锚式悬索桥以其高强钢构、优美造型和高 效承载性能等特点,逐渐成为城市桥梁设计的首选方案。本次演示将从自锚式悬 索桥的历史发展、结构特点、设计理念和未来发展趋势等方面进行综述。
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自锚式悬索桥地震碰撞影响因素研究周婷婷1 马道宏2
发表时间:2019-07-19T10:23:10.783Z 来源:《新材料.新装饰》2019年2月下作者:周婷婷1 马道宏2 [导读] 以一座典型的自锚式悬索桥为例,对地震作用下主桥与引桥之间碰撞效应的影响因素进行了深入研究。
首先结合实际工程选取了合适的碰撞模型、支座参数、接触单元类型以及桩
(1.东营职业学院,山东东营 257091;2.东营市自然资源局垦利分局,山东东营 257500)
摘要:以一座典型的自锚式悬索桥为例,对地震作用下主桥与引桥之间碰撞效应的影响因素进行了深入研究。
首先结合实际工程选取了合适的碰撞模型、支座参数、接触单元类型以及桩-土作用模型并根据桥址场地类型与结构自振周期选取了三条地震波并根据规范进行合理条幅;然后建立自锚式悬索桥及其引桥的有限元模型进行动力时程分析;最后根据分析结果得到了引桥与锚固跨墩高、碰撞单元刚度以及碰撞单元间距三种因素对碰撞力的影响效应。
关键词:自锚式悬索桥;碰撞效应;动力时程分析;地震波
1绪论
对于漂浮式体系桥梁,由于自身结构的特性,其在地震作用下的梁端会发生很大的位移,梁端位移过大会造成主桥与相邻引桥的碰撞,从而引起整个结构丧失整体性与稳定性。
例如,在台湾集集地震中,有近三十座桥梁由于伸缩缝受到碰撞而损害[1]。
近年来自锚式悬索桥在市政道路工程中得到广泛采用,因自身结构体系的原因,其抗震问题也有别于一般地锚式悬索桥,因此也越来越得到国内外学者的重视。
在地震作用下,自锚式悬索桥主桥与引桥之间的碰撞效应该引起足够重视[2]。
本文通过对自锚式悬索桥伸缩缝处相邻梁体碰撞效应进行深入研究,分别得到墩高、连接单元刚度以及梁体间距三种因素对碰撞效应的影响,可以为同类桥梁与其引桥的抗震设计提供理论参考意义。
2主引桥碰撞理论与分析参数
地震作用下桥梁发生碰撞,是由于地震波产生的剪切作用传递到桩基,从而引起上部结构纵向振动导致。
对于上部结构而言,在整个桥梁碰撞过程中,主梁运动速度相对于梁体中应力波传播速度,属于低速运动。
定义碰撞发生时为初始时间t0=0。
为便于分析碰撞主体对主引桥碰撞响应规律的影响,主引桥的碰撞问题简化为直杆共轴碰撞模型,主动碰撞杆件一端正面垂直撞击平整弹性杆件问题,发生碰撞时初始质点速度较大的碰撞体称为碰撞主体,速度较小的碰撞体则成为靶体。
考虑邻梁伸缩缝处的碰撞阻尼系数,利用碰撞弹簧刚度概念,简化碰撞模型。
2.1 支座参数计算
盖梁与支座节点之间采用主从约束方式模拟,主桥与引桥均采用刚度与方向各异的球形支座模拟,并且选用一般连接单元中的滞后系统模型。
滞后系统是由拥有单轴塑性特性的六个独立的弹簧所构成,该系统用于建立考虑滞后效应消能装置的模型,其力学模型如图2.2所示[3]。
图2.2 滞后系统恢复力模型
2.2 接触单元的选择
对于梁体碰撞研究,更多研究者则趋向于接触单元方法,其方法主要是在碰撞体之间设置一个碰撞发生时即被激活的接触单元。
最常用的接触单元一般是由一个弹簧单元和一个阻尼单元组成,其中弹簧单元提供刚度以防止碰撞体的互相侵入,而阻尼单元用来表示碰撞过程中的能量耗散[4]。
本文建立全桥结构动力分析模型时,采用线弹性力-位移关系表示碰撞弹簧,不考虑碰撞过程中的能量损失。
根据以往的研究成果,主、引桥梁体间碰撞弹簧刚度取引桥梁体的轴向刚度的0.55倍,经计算,碰撞弹簧刚度k采用2×106kN/m。
2.3 桩土作用
对于即桩土效应的影响,其核心为确定地基与基础系统间的动力阻抗问题。
在上部结构,采用弹簧或者阻尼器安置于桥梁上部结构相应位置来考虑其对结构能量的耗散,从而形成地基—基础—上部结构形式的的动力系统。
本文桩-土相互作用采用m法进行计算,等代土弹簧刚度按照土介质的m值来计算,本文取35000kN/m4 ,群桩之间因土的振动而导致的相互影响亦不考虑[5]。
3动力分析模型的建立与地震波输入
3.1 动力分析模型的建立
本文以一座典型半漂浮体系自锚式悬索桥为例来研究其伸缩缝处主、引桥梁体之间的碰撞效应的影响因素敏感性。
桥跨采用对称结构,跨径采用30+60+150+60+30m的布置形式,主跨与边跨为钢混结合梁,锚跨为预应力混凝土箱梁;引桥为连续梁形式,跨径为50m的预应力混凝土箱梁,将主桥与引桥隔离开,并通过间隙单元对主引桥结构进行耦合。
结构动力有限元分析模型如图3.1所示,假设地震过程中主塔、桥墩始终处于弹性,不考虑桥墩的塑性变形,即叠合梁、预应力混凝土箱梁、主塔以及桥墩均采用弹性的梁单元模拟;主缆和吊索采用仅受拉单元,考虑恒载的初始刚度影响;根据本文的研究对象,重点考虑的非线性因素有:①支座的模拟;②主、引桥间的碰撞模拟。
表3.1给出本文所采用的各类支座的刚度。
图3.1 结构动力计算模型表3.1支座刚度计算表单位:kN/m
3.1 地震波的选取与输入
根据桥址的场地类型与设防烈度选择并处理地震记录加速度时程曲线,桥梁位于7度地震区,按照8度设防,场地类别为Ⅱ类场地,水平方向设计地震动峰加速度为 0.2g,地地震动反应谱特征周期为0.40s,结构阻尼比为 0.02。
本文进行时程法进行地震响应分析时,地震动按照规范选择与设计场地特征周期值相接近的地震波,为了与设计时的地震烈度相当,对选用的地震波加速度时程曲线应按适当的比例放大或者缩小。
选取表3.2所示的三条地震波,并将每条地震波的加速度时程曲线进行调幅。
表3.2选取的地震波
4地震碰撞影响因素分析 4.1 墩高的影响
由表4.1可以看出,随着墩高的增长伸缩缝处梁体的碰撞次数呈明显的下降趋势,而且当墩高超过18m后在三条地震波作用下均不发生碰撞效应。
图4.1为在三条地震波作用下伸缩缝处梁体碰撞力在墩高影响下的变化情况,可以看出梁体间碰撞力随着墩高的增大在3-8米时曾上升趋势,当墩高在8-12m时梁体之间碰撞力达到峰值,在12m之后呈下降趋势。
这是由于随着墩的高度增加其柔性也随之增大,在地震力作用下可以产生更大的位移以达到耗能作用。
表4.1 不同地震波下碰撞发生次数
图4.1 引桥与锚固跨墩高对伸缩缝处碰撞力的影响 4.2 接触单元刚度的影响
为了分析间隙单元的碰撞刚度对桥梁碰撞的影响,本文采取的碰撞刚度值一个级数的变化形式,即从20kN/m到2.0×1010kN/m变化,此处采用引桥墩高为10m的模型,分别计算三条地震波响应结果。
图4.2给出伸缩缝处碰撞力峰值随接触单元碰撞刚度的变化情况,可以看出伸缩缝处的碰撞力随着接触单元刚度取值的增大而增大,三条地震波作用下碰撞力的大小不相同,但变化趋势一致,当碰撞刚度k>2.0×107kN/m时,碰撞力趋于稳定。
可见,桥梁碰撞响应分析中关于接触单元碰撞刚度合理取值是一个复杂又很关键的问题,在桥梁设计中要进行针对性分析。
的增大而减小,当梁间间距大于。