大跨双塔钢箱梁斜拉桥模型计算分析
大跨度斜拉桥不同动力分析模型的比较
序S A P 2 0 0 0软 件分 析 大跨 度斜 拉 桥 的动 力 特性 , 为
p a r e c a l c u l a t i o n a n d a n a l y s i s l o n g — s p a n c a b l e ・ s t a y e d s y s t e m. Ac c u r a c y r e q u i r e me n t s c a n b e p r o v i d e d De — s i g n e d f o r l a r g e — s p a n b a t t e r t h e a s e i s mi c s i mu l a t i o n mo d e 1. Re f e r e n c e c a n b e pr o v i d e d or f p r a c t i c a l s e i s —
朴 泷
( 港珠澳大桥管理局 , 广东 珠海 5 1 9 0 0 0 )
[ 摘 要 ]较 系 统 的 介 绍 了大 跨 度 斜 拉 桥体 系 的建 模 过 程 , 通 过 建 立 不 同 模 型 的 对 比分 析 。 旨在 为 大 跨 空 间 斜 拉 结 构 的抗 震 模 拟 提 供 合 乎 精 度 要 求 的模 型 , 为实 际 的斜 拉 桥 抗 震 计 算 提 供 参 考 。 [ 关 键 词 ]斜 拉 桥 ; 抗 震 ;模 拟 ;自振 特 性
mi c c a l c u l a t i o n.
[ Ke y w o r d s ]c a b l e — s t a y e d b r i d g e ; s e i s mi c ; s i m — v i b r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s
双斜塔钢箱梁斜拉桥全桥气动弹性模型设计
双斜塔钢箱梁斜拉桥全桥气动弹性模型设计大度桥梁的气动弹性模型在设计的过程中,不仅要满足与实物的相似度,而且还要还要满与整个桥梁的气动外形相似,这种设计的要求很多,这样就增加了整个桥梁气动模型设计的困难。
全桥气动弹性模型设计是大跨度桥梁风洞试验中的重要环节。
本文主要以双斜塔钢箱梁斜拉桥为例,详细介绍了在进行大跨度桥梁风洞试验中使,对于全桥气动弹性模型的设计过程、制作方法、安装和调试方法。
标签大跨度斜拉桥;风洞试验;气弹模型;设计;制造气动弹性模型的设计主要是为了进行桥梁风动试验,这个试验的目的就是能够保证在一定基础上桥梁的稳定性和桥梁的承载性。
这些试验都是在设计大跨度桥梁的时候才进行的,这样就要求我们了解斜拉桥的种类,分为双斜和单斜两种。
对于大跨度桥梁一般都是使用双斜塔的构造模式。
1.大跨度桥梁抗风性能的评估随着建筑业的发展,建筑说技术水平不断提高。
这样在对我国的桥梁建设有一定的影响,现在建设大跨度桥梁都具有轻巧、柔、阻力小等很多特点,这样就会使风能够影响整个桥梁的建设。
这样斜拉桥抗风性能评估成为大跨度桥梁设计的必要环节。
1.1抗风性评估办法整个大桥的抗风性能评估根据数据进行理论分析和根据全桥气动弹性模式的设计和试验。
这种应用风洞试验是目前最可靠评估的手段。
在很多种风洞试验的过程中,全桥气弹模型风洞试验可。
利用一些科技手段能够真实地模拟在自然风作用,对整个桥梁结构的风洞的作用和桥梁结构的主要模型之间的关系。
这种试验能够准确的判断整个桥梁的颤振、抖振、涡激振动及静风稳定性。
是一种最直接和最准确有效的方法。
这样评估大跨度桥梁,全桥气动弹性模型风洞试验是评估其抗风性能的主要手段。
用这种手段的主要原因就是影响整个桥梁的因素主要都是气动外形因素、结构动力抗风特性和自然风特性。
这样对于模型的设计就有一定的要求。
2.全桥气动模型设计办法在进行全桥气动模型的设计中必须同时具备两种要求,对于相对于桥梁的节段模型风洞试验要注意模拟状态下的频率和阻力。
斜拉桥的计算课件
技术进步
随着材料力学、结构分析、 施工工艺等方面的进步, 斜拉桥的设计和施工技术 不断提高。
应用实例
国内外已建成了多座具有 代表性的斜拉桥,如中国 苏通大桥、法国诺曼底大 桥等。
02
斜拉的力学性能分析
静力分析
静力分析的概述
稳定性分析的局限性 稳定性分析只能给出结构是否稳定的条件,不能给出结构 在不稳定区的具体行为。
03
斜拉的算法
常规设计计算方法
弹性力学方法
基于弹性力学理论,通过应力、应变关系计算斜 拉桥的受力情况。
结构动力学方法
利用结构动力学原理,通过建立模型进行地震等 动力响应分析。
线性代数方法
使用线性代数工具,求解斜拉桥的线性方程组, 获得结构内力。
斜拉桥的特点
01
02
03
04
结构新颖
跨度大
施工方便
斜拉桥是一种新型的桥梁结构, 具有独特的造型和受力特点。
由于斜拉索的支撑作用,斜拉 桥能够实现大跨度的桥梁设计。
采用预制和吊装相结合的方法, 施工难度相对较小。
适用范围广
适用于城市、山区、河流等不 同地形和环境条件下的桥梁建
设。
斜拉桥的发展历程
起源与发展
动力分析的局限性
动力分析的精度取决于模型的复 杂性和所选取的边界条件,同时
还需要考虑阻尼的影响。
稳定性分析
稳定性分析的概述 稳定性分析是研究结构在受到扰动后是否能恢复到原始平 衡状态的能力,主要是为了找出结构的失稳临界点。
稳定性分析的方法 常用的稳定性分析方法有线性稳定性分析和非线性稳定性 分析。线性稳定性分析主要采用特征值法,而非线性稳定 性分析主要采用直接积分法和能量法等。
主跨(150 230 816 80 3×50)米双塔混合梁斜拉桥主要计算结果.
3.5、全桥结构验算结果3.5.1、正常使用状态应力验算1、钢箱梁全桥体系应力上缘应力:最大压应力:σ最小拉应力:σ下缘应力:最大压应力:σ最小拉应力:σ max=131.82MPa min=-43.02MPa max=99.7MPa min=-60.83MPa由以上计算可知,不计局部应力和施工产生的附加应力,钢箱梁全桥体系应力σ max=131.82MPa,σ min=-60.83MPa,均小于钢材容许应力210MPa。2、混凝土梁全桥体系应力上缘应力:最大压应力:σ最小压应力:σ下缘应力:最大压应力:σ最小压应力:σ max=12.78MPa min=2.25MPa max=11.94MPa min=0.84MPa由以上计算可知,不计局部应力和施工产生的附加应力,混凝土梁全桥体系最大压应力σ范要求。3、索塔应力验算索塔塔柱的最大压应力σ索塔塔底的最小压应力σ hamax=12.42MPa≤0.5Ra b b max=12.78MPa≤0.5Ra=19.25MPa,σ min=0.84MPa,满足规=17.5MPa hamin=1.12MPa,满足规范要求。hamin=3.03MPa,满足规范要求。组合四作用下桥塔最小压应力σ 3.5.2、主梁竖向挠度验算汽车荷载作用下主梁竖向最大挠度为:f max0.99 ml2.04 m(l为主桥跨径)400 3.5.3、拉索验算16
1
M ρ=
式中:M V H C C C、、—主梁体轴各方向的横向力系数、竖向力(升力系数,扭转力矩系数;B H、—分别为主梁的高度和宽度(m。
对于桥塔和拉索,其静风荷载只计阻力,即
n H 2g H A C V 2
1
F ρ=
式中:H C —桥梁各构件的阻力系数;n A —桥梁各构件顺风向投影面积(2m ,对于斜拉索取为其直径乘以其投影面积。2.2、荷载组合
斜拉桥设计计算及实例介绍
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
三、结构计算
计算分类
三、结构计算
计算软件 1、整体静力:桥梁博士、QJX、综合程序,midas、
TDV,SAP2000,ANSYS; 2、局部分析:midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等; 3、抗震:midas、ANSYS、TDV、SAP2000等
三、结构计算
1、静力计算分析
斜拉桥设计计算及实例介绍
1
主要内容
一、总体布置 二、结构设计(塔、梁、索) 三、结构计算 四、桥梁实例介绍
一、总体布置
斜拉桥是由塔、梁和拉索桥传力分析示意
桁架传力分析示意
一、总体布置
1、孔跨布置
边跨可对称布置或 者不对称布置,边 跨可设置辅助墩。
一、总体布置
1、孔跨布置
首先确定主跨跨径,双塔斜拉桥,边中跨比一般0.35-0.5,以0.4居多。 (1)边跨过小,易导致边跨负反力及尾索过大的应力幅度(疲劳破坏); (2)边跨过大,边跨弯矩过大,中跨刚度小,不经济。
一、总体布置
1、孔跨布置
可对称布置或者不对称布置; 不对称布置更为经济合理,对称布置景观性更好一些; 较为合理的边中跨比0.5~1.0之间,以0.8左右居多。
3、斜拉索布置
大跨度超宽桥面无背索斜拉桥钢箱梁施工技术
大跨度超宽桥面无背索斜拉桥钢箱梁施工技术李晓倩张询王显鹤摘要本文结合亚洲第一宽双索面无背索斜拉桥———郑州贾鲁河大桥(跨度为30+120+40m,宽度为55m)施工实践经验,总结了超宽桥面无背索斜拉桥钢箱梁制造、安装施工技术,为公司乃至国内同类桥钢箱梁施工提供借鉴。
关键词超宽桥面斜拉桥钢箱梁施工技术1 引言无背索斜拉桥是近年来逐步发展的一种新桥型,其以良好的力学性能、优美的景观,为桥梁建设中最有竞争力的桥型之一。
世界上第一座大跨度无背索斜拉桥是西班牙的Alamillo桥,跨度200m,建成于1992年,此桥型新颖美观,在艺术上堪称杰作。
目前国内建成的无背索斜拉桥有长沙洪山大桥、长春轻轨伊通河斜拉桥、哈尔滨太阳岛斜拉桥、白鹭大桥等等。
无背索斜拉桥桥塔仅有单侧索,为确保主塔处于良好的受力状态,塔身一般都设计成倾斜的,塔身后倾的巨大重力需通过主梁来平衡。
郑州市贾鲁河大桥为双索面无背索斜拉桥,其中中跨跨中100m为钢箱梁,桥梁宽为55米,其超宽桥面堪为亚洲之最,本桥结构复杂,施工难度大,本文主要介绍主梁中钢箱梁施工技术,为今后超宽桥面无背索斜拉桥钢梁施工提供借鉴。
2 工程概况郑州贾鲁河大桥主桥为(30+120+40)m无背索斜拉桥,桥梁全宽55m,主塔为预应力混凝土斜塔,上塔柱高60m,向后倾斜30°,斜拉索水平倾角24°,全桥共计18根,纵向间距10m,主梁采用钢混纵向组合结构,纵向布置为30+120+40m,其中中跨跨中100m为钢梁,钢梁与混凝土梁结合处设钢混结合过渡GA段,与钢混段连接的节段为GB、GD段,其余节段均为标准段GC,共11个节段。
钢梁为主纵梁、小纵梁、中横梁、小横梁、正交异性钢桥面板及大悬挑组成的钢构架.钢梁断面图如图1所示.3 钢箱梁施工方案3.1 钢箱梁制作方案根据现场安装条件、设计图纸及相关规范要求,本工程钢箱梁纵、横向进行分段,在车间内进行板单元制作,在预拼装场地内进行预拼装,预拼装时将板单元组焊成运输块体,块体采用陆运至安装现场.图1 钢梁断面图3.1。
某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力计算分析
杨 大海 , 余 振
2 3 0 0 8 8 ) ( 安徽省交通规划设计研究院有限公司 , 安徽 合肥
摘
要: 以某大跨度斜拉桥 为工程背景 , 对钢箱梁桥面板进行第二体系应力分析, 分别建立杆系模型和空间板壳模 型进行 计算 , 并
桥面板 加 以研究 【 :
{ 广希T — 广 T — r —嚣
结 构体 系 I: 由顶 板和 纵肋组 成 的结构体 系看 成
是 主梁的一 个组 成部分 , 参 与主梁 共 同受力 , 称 为“ 主
梁体 系” 。 结 构 体 系 Ⅱ: 由纵 肋 、 横肋 和 顶 板组 成 的结 构 体 系, 顶板 被 看成纵 肋 、 横肋上 翼缘 的一 部分 , 结 构体 系 Ⅱ起 到 了桥 面 系结构 的作 用 , 把 桥面 上 的荷 载传递 到 主梁 和刚度 较大 的横 梁 , 称 为‘ ‘ 桥 面体 系” 。
三个结 构体 系分 别 进 行 计 算 然 后 叠 工 程 概 况
某 大跨度 斜拉 桥主梁 采用 分离式 钢箱 梁 , 钢桥 面
上铺 设浇 筑式 沥青 混 凝 土铺 装 。两箱 通 过 中间 的钢 横 梁 连 接 。钢 箱 梁 中心 处 梁 高 3 . 5 m, 宽( 含风嘴) 5 2 . 5 m; 标准 梁段 顶板 厚 1 6 mm, 顶板 U肋 厚8 mm,
计算 法 ; 另一 类是将 钢桥 面板受 力按前 述 的方法 分 为
性 的连续 板 , 这 个 板 直 接 承 受 作 用 于肋 问 的 车 轮 荷 载, 同时把 车轮 荷载 传递 到肋上 , 称为 “ 盖板 体 系” 。 在荷 载 作 用下 , 钢桥面板任何一点 的内力可 由
大跨钢箱斜拉桥塔梁同步施工计算分析
1 3 6 m为 预应 力 混凝 土 箱梁 , 边跨 主 梁伸 过 桥塔 1 5 m, 通过钢混合段与主跨钢箱梁连接。独塔 、 墩塔
梁固结 , 斜拉索为准单索面。塔梁同步施工是该桥
图2 桥梁博士计算模型 图
第2 期
赵晓斌 : 大跨钢箱斜拉桥塔梁同步施工计算分析
・ 1 0 5・
梁单元 1 8 2个 , 索单元 3 8 个, 挂蓝单元 2 个。 该 斜 拉 桥计 算 模 型 材 料 参数 参 考 设 计 图纸 , 依
个单元。其 中斜拉索共 7 6 个单元 , 塔、 墩、 梁共 2 2 5
个单 元 。 以桥 梁 博 士建 立施 工控 制仿 真 分 析模 型 , 见 图
2所示。全桥共划分 5 0 3 个节点, 2 2 2 个单元 , 其中
~
博士 平面 有 限 元 软 件 两 种 有 限元 计 算 软 件 分 析 施
1 概 述
的一个 特 色 , 即主塔施 工到第 五节 段后 , 挂索 吊装 钢 箱梁 与主塔 施工 同步进 行 。
4 有 限元 分析
近 五十 年来 , 斜 拉桥 在世 界各 国得 到广泛 应用 。 随着技术 水 平 的提 高 , 跨 度不 断增 大 , 结 构 型式也 愈 趋 复杂 , 工艺 越来 越 先 进 。 常见 的 施 工方 法 是 先 进
照 施工 情 况取值 , 边 界条 件包 括 : ( 1 ) 一般 支 承模 拟 墩 塔 底 端 固结 , 主 梁 两 端 铰 支座 , 钢 管 支架 固结 ; ( 2 ) 弹性 连 接模 拟 辅 助 墩 支 座 、 支 架 对 主 梁 的 支撑 ; ( 3 ) 刚性 连 接 模 拟斜 拉 索 锚 固 、 主 塔 与 承 台连 接、 主塔 与梁 连接 、 主塔柱 与 主塔柱 连 接 。 荷 载工 况包 括 自重 、 预应力、 吊机 重 量 、 二 期 恒 载、 活载 。 施工 阶段 的划 分 包括 : ( 1 ) 先 施工 主塔 至 钢锚箱 第 5节 ( 共 1 6节 ) , 并
双塔双索面钢箱梁斜拉桥设计图CAD全套 北塔基础、北过渡墩及基础北塔基础设计说明
说明C1标北汊桥下部结构和上部安装共分为四个子册:第二分册(一)北塔基础、北过渡墩及基础第二分册(二)南塔基础、南过渡墩及基础第二分册(三)北塔塔身第二分册(四)南塔塔身本册图纸为第一子册,设计说明如下:一、设计技术标准1. 桥跨型式:斜拉桥2. 桥面布置双向六车道,桥面宽度32.5m3. 荷载设计荷载汽车-超20级验算荷载挂车-1204. 计算行车速度100km/h5. 桥面纵坡i≤3%6. 桥面横坡i=2%(双向)7. 通航标准⑴通航水位(黄海高程)最高通航水位+ 7.34m最低通航水位- 0.43m⑵通航净空净高18m净宽210m8. 温度⑴桥址处极端最高温度40.9℃桥址处极端最低温度-12.0℃⑵桥址处月平均最高温度31.8℃桥址处月平均最低温度-0.7℃9. 地震基本烈度:七度10. 船撞力根据《镇江扬州长江公路大桥桥墩船撞力补充计算(修改稿)》,桥墩船撞力取横桥向19.1 MN,顺桥向取横桥向的1/2。
二、设计规范1.《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)2.《公路工程技术标准》(JTJ001-97)3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)4.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)5.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)6.《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)7.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-89)8.《公路斜拉桥设计规范(试行)》(JTJ027-96)三、主要材料1. 混凝土承台采用30号混凝土,承台封底采用20号水下混凝土,桩基础采用30号水下混凝土,过渡墩墩身及支座垫石采用40号混凝土,其技术标准必须符合交通部部颁标准JTJ023-85及JTJ041-89的规定。
2. 普通钢筋普通钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,其技术标准必须符合国家标准GB13013-91的规定。
3. 钢筋焊网用于索塔承台的顶面及四个侧面的防裂钢筋网采用直径6mm的带肋钢筋,间距为7.5×7.5cm的钢筋焊网(也可根据需要调整网格的间距),钢筋焊网的技术标准应符合YB/T076—1995—CHINA的规定。
大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构型式的比较分析
别要求 , 而耳板式连接要求钢材有较高的屈服强度 ; 其次 , 应力 的分布。从整 体 上来 看 , 这几 种 连 接型 式 都 出现 了 应力 集 中的 现象 , 不 过 锚 箱式 连 接 中 腹
板 的应 力最 严 重 , 耳 板式 连 接 中孔壁 局部 的压力 较 大 , 锚 管式 连 接 中 , 锚 管 接 粱之间的锚 固连接处理。作为钢箱梁斜拉桥 内部结构 中传力较为复杂 、 局部 触 挤 压处 应 力较 集 中 , 锚 拉 管式 连 接 中 , 焊 缝 附 近 的压 力 较 大 ; 最后 , 连 接 型 应 力较 大 的 区域 , 索 梁锚 固在设 计 时必 须 考虑 如何 才 能更 好 的将 巨 大的 索力 式 的构 造 。 对 于 连接 型式 的构 造 来讲 , 锚箱 式 连接 的板 件 较多 , 耳板 式 连接 的 分 散到 主梁 的截 面上 去 。 除 此 之外 , 在进 行设 计 的过 程 中 , 还 必须 尽 量保 持力 构 造较 为 简单 , 而锚 管式 与锚 拉 板式 连接 居 于两 者之 间。 线 的流 畅 , 以防 止在 长期 动 载与 静 载 的作用 下 出现 一些 强 度 破坏 现象 。
的 发展 以及 钢 箱梁 斜 拉桥 设计 的 关键 等 两个 方 面来 进 行分 析 。首先 , 钢 箱 梁 分析比较 , 以选择出更适合工程实际情况需要的型式就成为一件非常关键和
斜拉桥的发展。 现代社会, 在设计理论与计算技术不断提高的基础与前提下, 斜拉桥 已经取得 了非常显著的成就 ,比如其跨径 已经由1 9 5 5 年的1 8 2 . 6 米发 展到今天的8 9 0 米等。不过 , 从某种程度上来说 , 跨径的增大也会不可避免地 给 斜拉 桥 的 平衡 带 来一 定 影 响 , 比如 导 致 主跨 与边 跨 的 自重差 较 大 等 , 为 了 克 服这 一 弊端 , 目前 多数 斜 拉桥 采 用 的是 钢箱 梁斜 拉 桥样 式 ; 其次, 钢 箱 粱斜 拉 桥设 计 的关键 。对 于钢 箱 梁斜 拉桥 来说 , 其设 计 的关 键在 于 斜 拉索 与 钢箱
斜拉桥设计计算参数分析
斜拉桥设计计算参数分析摘要: 在斜拉桥的设计中,除对塔、梁、索的构造形式及尺寸的选取外,主要的总体设计参数有主梁的中边跨跨径比、跨高比、跨宽比、宽高比和主塔的有效跨高比以及主梁的温度变化、混凝土收缩徐变,这些参数将直接对斜拉桥的结构性能产生影响,故有必要通过统计已建斜拉桥的设计资料,对上述参数的选用给出一总体认识。
关键词:斜拉桥;设计参数;1 概述斜拉桥属高次超静定结构,所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形、结构内力有着密切的联系。
并且在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的断变化,主梁线形和结构内力亦随之不断发生变化。
因此,需对斜拉桥的每一施工阶段进行详尽的分析、验算,从而求得斜拉索张拉吨位和主梁挠度、主塔位移等施工控制参数,并依此对施工的顺序做出明确的规定,并在施工中加以有效的管理和控制。
2 设计参数分析2.1 主梁的中、边跨跨径比主梁的中、边跨跨径比反映了结构体系的变形特性和锚索的抗疲劳性能:从图1、图2可见,三跨钢斜拉桥的中边跨跨径比较多地位于2.0~3.5之间,集中在2.5处;三跨混凝土斜拉桥的相应数值则为1.5~3.0,较集中于2.2处。
就一般而言,中、边跨跨径的比值大于2.0,将能控制锚索的应力幅度在一定的范围内,并提高结构体系的总体刚度。
在许多斜拉桥中,虽然中、边跨跨径的比值较小,但边跨中往往采用设置辅助墩或将主梁与引桥连接形成组合体系以提高结构刚度,适应结构的变形要求。
2.2 主梁自重分析选取某斜拉桥桥5号、9号梁段(见图3),各自增重5 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完5号、9号梁段后各控制点挠度及主梁控制截面弯矩变化情况,见图3 、图4 。
图3:主梁自重增大5 %的梁段挠度影响图4:主梁自重增大5 %的梁段弯矩影响从图3 、图4可见,梁段自重对控制点挠度的影响较大,且悬臂越大,影响越明显。
梁段自重对控制点弯矩的影响更加不容忽视, 9 号梁段自重增大5 %,导致6 号梁段的弯矩值增加至1 200 kN ·m ,达到合理成桥状态下该截面弯矩值的7 %。
斜拉桥的计算分析要点
10.3 斜拉桥的计算分析要点计算机技术的进步对斜拉桥的发展起到了重要的促进作用。
由于斜拉桥,特别是密索体系斜拉桥,为高次超静定结构,因此无论是方案比较,还是技术设计,其结构计算都需要采用有限元法并借助于电子计算机来进行。
斜拉桥是一个空间结构,其受力分析相当复杂,通常在计算中需要根据斜拉桥的结构特性来简化计算图式。
例如,在竖向荷载作用下,可以将双索面斜拉桥简化为两片平面结构,而将荷载在两片平面结构间分配。
这种作法略去了活载偏心作用下结构的扭转效应,而用横向分布系数来粗略计入空间影响。
另外,由于对斜拉索施工阶段所施加的初始张拉力(指活载作用前的索力)足以抵消活载作用下对索产生的压力,斜拉索始终处于张紧状态,因此,即使对于柔性索,计算中仍可将其作为受拉杆单元对待;对于主梁和索塔,则作为梁单元处理。
尽管目前已有商用软件可对斜拉桥结构进行精细的空间分析,但许多采用有限元法编制的实用电算程序中,仍将斜拉桥作为平面杆系结构来处理。
无论计算图式是否简化,在对斜拉桥进行结构分析时,应注意到这是一个非线性结构体系。
结构非线性主要表现在:结构刚度较小,变形较大;索塔及主梁中有弯矩与轴向压力的相互影响,轴向的压力使得塔柱和主梁弯矩有增大的趋势;斜索自重垂度引起的索力与变形之间的非线性变化影响等。
对通常规模(跨度)的斜拉桥,前两种非线性影响并不十分重要,甚至可略去不计,但斜索的非线性影响是必须考虑的。
由于斜索存在有一定的自重垂度,故其弹性模量也存在一定的下降或损失。
在大跨度斜拉桥中,为考虑斜索的非线性影响,一般常用下面的Ernst 公式来计算有效(或修正)弹性模量:030220121E l E E eq σγ+= 式中:——Ernst 修正的有效(或修正)弹性模量;eq E 0E ——不考虑斜索垂度影响的弹性模量,也就是斜拉索钢材的弹性模量值; γ——斜索的单位体积重量;0σ——斜索的初应力;l ——斜索的水平投影长度。
斜拉桥的计算
Md是通过调索预期达到的恒载弯矩
Md
{
Nd A
l tm}Wt
M dl1(控制上缘拉应力)
Md
{ Nd A
l
bm}Wb M dl 2
(控制下缘拉应力)
Md
{
Nd A
a tn}Wt
M
da1
(控制上缘压应力)
Md
{ Nd A
a
bn}Wb M da2
(控制下缘压应力)
在T 的作用下,斜索的弹性应变为:
e
Ee
因此,等效弹性模量 Eeq 为:
即:
Eeq e f
Ee 1 Ee
Ee E f
Ef
Eeq
Ee
L2
Ee
1 12 3 Ee
( <1)
❖ 斜拉索等效弹模与斜索水平投影长的关系
图3
二、斜拉索两端倾角修正
斜拉索两端的钢导管安装时,必须考虑垂度引起的索两端倾角的 变化量β,否则将造成导管轴线偏位。一般情况下,可按抛物线计算, 即:
S
l
8
f
2 m
3l
l
S
l
8 3
f
2 m
l
q 2l 3 24T 2
cos2
d l q2l3 cos2
dT 12T 3
用弹性模量的概念表示上述垂度的影响,则有:
dT l
12lT 3
12 3
Ef
dl A
Aq2l3 cos2
L2
式中: T / A , q A , L l cos 为斜索的水平投影长度, E f :计算垂度效应的当量弹性模量。
(5)计算斜拉索恒载弯矩影响系数。
张拉j号索时i截面所产生的弯矩Mij与张拉力Tj之比,称之为拉索j对截
斜拉桥塔墩梁固结处实体计算报告-双塔
斜拉桥塔墩梁固结处实体计算计算报告北京迈达斯技术有限公司2010.2利用midas FEA有限元仿真分析软件来计算斜拉桥的塔梁固结部位。
由于是局部仿真计算,所以我们只按照实际图纸,建立了塔、主梁(一侧29.5m)、墩的详细实体模型,实体中的所有挖空和倒角都精确模拟。
预应力钢筋用FEA中的钢筋单元进行模拟,主要考虑了塔上预应力筋、塔下横梁预应力筋、主梁弯起筋、顶板钢筋。
斜拉索力通过节点力来模拟,在主塔上考虑所有索力的影响,在主梁上只考虑了离塔最近的3排索力的影响。
在主梁(29.5m)位置断面上通过刚性连接将断面刚化,这样符合了平截面假定,在该断面上的质心位置加入各种工况下的内力,包括轴力、弯矩、剪力的影响,利用圣维南原理,只查看塔以及塔下主梁的计算结果。
建立的FEA模型总共有72211个节点,257977个单元,1116根钢筋单元,建立的模型如图:图1 整体几何模型轴测图图2 整体几何模型立面图图3 整体几何模型横断面图图4 整体几何模型透视图图5 整体有限元模型轴测图图6 预应力钢束轴测图图7 预应力+几何模型图图8 索力及梁端内力图考虑的计算工况为:断面轴力:146459kN;剪力:5504kN;弯矩:124845kNm 计算结果如下图:1、位移结果:图9 整体模型位移轴测图图10 整体模型竖向位移图2、应力结果:a.主拉应力P1图11 主拉应力P1轴测图图12 主拉应力P1—塔(低于1.83Mpa)图13主拉应力P1—主梁(低于1.83Mpa)图14 主拉应力P1(高于1.83Mpa)图15 主拉应力P1—塔(高于1.83Mpa)图16 主拉应力P1—主梁(高于1.83Mpa)图17主拉应力P1—主梁线上图(1)图18主拉应力P1—主梁线上图(2)图19主拉应力P1—主梁线上图(3)图20 主拉应力P1—主梁梁底线上图(1)图21 主拉应力P1—主梁梁底线上图(2)图22 主拉应力P1—主梁梁底线上图(3)从上述图中我们可以看到第一主拉应力P1的结果,按照C50混凝土的设计拉应力限值1.83Mpa.把高于1.83Mpa和低于1.83Mpa的单元分开显示,参见图14~16,从中可以看出,超过限值的地方主要是主塔的拉索张拉区域,以及主梁的拉索张拉区域,还有主梁的箱室内壁也有些区域超限,都可以通过构造配筋予以处理,详见图16.从主梁的梁顶和梁底的线上图中我们可以看到,P1值最大也就是1.78Mpa,全部满足要求.b.主压应力P3图23 主压应力P3轴测图图24 主压应力P3轴测图(高于-22.4Mpa)图25 主压应力P3轴测图(低于-22.4Mpa)图26 主压应力P3—主梁梁顶线上图(1)图27 主压应力P3—主梁梁顶线上图(1)图28 主压应力P3—主梁梁顶线上图(3)图29 主压应力P3—主梁梁底线上图(1)图30 主压应力P3—主梁梁底线上图(2)图31 主压应力P3—主梁梁底线上图(3)从上述图中我们可以看到第三主压应力P3的结果,按照C50混凝土的设计压应力限值22.4Mpa.把高于22.4Mpa和低于22.4Mpa的单元分开显示,参见图24~26,从中可以看出,超过限值的地方几乎没有,只有如图24所示的部位,可以通过构造配筋予以处理.从主梁的梁顶和梁底的线上图中我们可以看到,P3值最大也就是17.7Mpa,全部满足要求.综上所述,整个塔、梁、墩固结区域的应力是符合要求的。
分析大跨超宽钢箱梁斜拉桥边跨施工关键技术
分析大跨超宽钢箱梁斜拉桥边跨施工关键技术大跨超宽钢箱梁斜拉桥是一种常见的大跨度桥梁结构形式,其适用于跨越河流、谷地等宽度较大的场合。
与传统的连续梁桥相比,超宽钢箱梁斜拉桥具有结构轻量化、施工周期短、成本低等优势。
因此,研究大跨超宽钢箱梁斜拉桥的施工关键技术对于提高桥梁工程质量和施工效率具有重要意义。
大跨超宽钢箱梁斜拉桥的施工关键技术主要包括桥墩基础施工、桥塔施工、箱梁制作安装和斜拉索索力调整等方面。
1.桥墩基础施工技术:大跨超宽钢箱梁斜拉桥的桥墩基础是其承重和稳定的关键部分。
在桥梁设计中,需根据地基情况选择合适的基础形式,如浅基础和深基础。
在施工过程中,需使用适当的测量手段确保桥墩的位置、高程和形状的精确控制。
2.桥塔施工技术:大跨超宽钢箱梁斜拉桥的桥塔是支撑箱梁和斜拉索的重要部分。
在施工过程中,桥塔的位置、高程和形状需要精确控制,并采取适当的脚手架和模板来支撑和保护桥塔的施工。
此外,桥塔的钢筋混凝土浇筑需要注意施工温度和养护条件的控制,以确保其强度和耐久性。
3.箱梁制作安装技术:大跨超宽钢箱梁斜拉桥采用钢箱梁作为主体结构,其制作和安装是施工的重要环节。
制作过程中,需要保证钢箱梁的几何尺寸精确、焊缝质量良好,符合相关标准和规范。
在安装过程中,需要合理选择起吊机械和起吊方案,确保钢箱梁准确无误地安装到桥墩和桥塔上。
4.斜拉索索力调整技术:斜拉索是大跨超宽钢箱梁斜拉桥的主要承载部件之一,其索力大小对于桥梁的稳定性和安全性至关重要。
在施工过程中,需通过张拉调整斜拉索的索力,保证其满足设计要求。
调整过程中,需要注意斜拉索的张拉速度和方法,以及索夹、导向装置的选择和安装。
综上所述,大跨超宽钢箱梁斜拉桥的施工关键技术涉及桥墩基础施工、桥塔施工、箱梁制作安装和斜拉索索力调整等方面。
通过合理选择施工方法、加强施工过程质量控制,可有效提高大跨超宽钢箱梁斜拉桥的施工效率和工程质量,为桥梁工程的顺利完成提供技术支撑。
大跨度斜拉桥主梁钢箱顶推施工控制计算分析
本文首先对顶推施工法的发展历史及国内外研究现状进行了介 绍,并对传统形式的多点顶推与步履式多点顶推的优缺点进行了 对比。随后以某大跨度斜拉桥钢箱梁(梁体具有变曲率制作预拱 度)的顶推施工为工程背景,介绍了针对该桥的顶推施工工艺及 流程;简述了该桥顶推施工控制的具体实施方案。
随后,运用桥梁专用分析软件及大型通用有限元软件,基于背景 桥梁的设计构造、顶推施工方案及施工监控方案,建立了全桥顶 推施工仿真分析模型,得出各工况钢箱梁的受力情况,此外通过 建立钢箱梁局部分析模型,进一步分析了不利工况下钢箱梁各板 件局部应力情况,本文完成的主要工作如下:(1)对背景桥钢箱梁 的顶推施工过程做仿真分析,运用"一次落架"与"强迫位移"方法 来实现对变曲率钢箱梁顶推过程梁底与墩顶高差的模拟,通过反 复试算及综合优化,找出合适的墩顶标高调整方案,保证顶推过 程中钢箱梁的安全及顶推到位后钢箱梁线形逼近预期理想状 态;(2)对全桥顶推模型各顶推工况进行分析,得到各工况下临时 墩的支反力及钢箱梁墩支撑处转角
大跨度叠合梁斜拉桥计算
图 2 主梁标准横断面
2 钢—混叠合梁截面模拟方案 2. 1 叠合梁结构形式模拟
关于叠合梁结构形式,使用有限元分析软件 MIDAS Civil 对 叠合梁斜拉桥进行模拟分析,主要存在以下问题: 1) 软件自带程 序 SPC 截面计算器对厚度数量级差距较大的叠合梁的模拟计算
2. 2 叠合梁斜拉桥支座约束模拟
3 770 75×2 75×2
50
3×375 2%
300 50235
方 截面 案 形式
模拟方案
模型概况
将叠合梁等效 为 全
1
等效 混凝 土截面
混凝土截面,在定义 施工阶段联合 截 面 中分别输入混 凝 土 板和钢箱梁各 自 的
模型共划分节点 507 个,单 元 374 个,其 中,桁架单元 120 个、
第 38 卷 第 22 期
·184· 2 0 1 2 年 8 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 38 No. 22 Aug. 2012
文章编号:1009-6825(2012)22-0184-02
大跨度叠合梁斜拉桥计算分析
庄庆泰 张维昕
( 长安大学公路学院,陕西 西安 710064)
表 1 叠合梁结构形式模拟方案
280
图 1 桥跨布置图
1. 2 截面形式
该斜拉桥主梁采用双边箱叠合梁,边箱为闭口钢箱。节段标 准长度 12 m,全宽 37. 7 m。纵向每隔 4 m 设一道工字形横梁,横梁 间在桥梁中心线处设置一道工字形纵梁。主梁具体构造见图 2。
23550 300
3×375 2%
1 工程介绍
1. 1 结构体系
该斜拉桥采用五 跨 连 续 半 漂 浮 体 系,空 间 密 索 型,辅 助 墩 和 过渡墩上采用纵 向 活 动 支 座,索 塔 横 梁 上 采 用 纵 向 活 动 支 座,横 向设抗风支座。索塔与主梁间安装纵向冲击荷载阻尼约束装置。 桥跨布置具体形式见图 1。
两跨连续钢箱梁桥设计及计算分析
两跨连续钢箱梁桥设计及计算分析摘要:钢箱梁是钢桥中普遍采用的一种结构形式。
在城市桥梁应用时,可能会遇到条件受限或特殊需求采用两跨连续钢箱梁结构的情况,结构受力较常规结构稍有差异。
文章以一座跨越江堤及道路的两跨连续钢结构桥梁为例,桥梁跨径(78+72)m,采用单箱单室钢箱梁结构。
根据规范要求,结合有限元计算软件进行分析计算,为同类桥梁的设计与分析提供参考。
关键词:钢箱梁;连续梁;有限元;桥梁设计0 引言钢箱梁是一种工厂节段制造、节段运输至桥位现场、现场节段组装的快速化施工桥型。
钢箱梁因其结构自重轻,适用于大跨径桥梁。
吊装方便,提高架设效率,无支架或少支架施工方便跨越铁路、公路、城市交叉口等。
钢箱梁为闭口截面,具有结构整体性好、横向抗弯刚度和抗扭刚度大、整体稳定性高、荷载横向分配均匀等特点[1]。
1 项目概况该项目为某长江大桥东侧引桥,西起主桥边墩,东至桥梁落地。
引桥第一联上部结构采用钢箱梁,其余联上部结构采用预应力混凝土连续梁。
下部结构采用框架墩,基础为钻孔灌注桩。
文章主要针对引桥第一联进行分析论证。
2桥梁设计122.1主梁总体设计2.1.1跨径布置主梁上跨长江东岸江堤,堤顶有现状两条道路,本次按“在堤顶道路中分带内设墩,且避让地道结构的方式”进行桥梁布跨设计。
故跨径布置采用78m+72m=150m。
2.1.2结构形式主梁最大跨径为78m,钢箱梁和钢-混凝土组合梁均适合此类跨径规模的连续结构。
两跨连续梁中支点截面的负弯矩大,而钢-混凝土组合梁的结构受力薄弱处,就是混凝土桥面板受拉开裂,难以完全解决此问题。
故主梁采用钢箱梁结构形式。
2.2结构设计主梁采用单箱单室钢箱梁,结构外形为直腹板,梁高3.8m,顶宽为13m,箱室宽6.5m,翼缘长度均为3.25m。
钢箱梁底板水平设置,顶板随道路横向坡度2%。
标准断面如图1所示。
图1:主梁标准断面(横向加劲)(单位:mm)2.2.1节段划分及板厚主梁根据结构受力分四个节段,如表1所示:表1节段划分表项目节段号位置节段长度顶板厚度/mm底板厚度/mm腹板厚度/mm主梁节段A中支点10m406026节段B与节段A相邻两侧2×10m244024节段C与节段B相邻+边支点2×10m+2×8m161620节段D 其余区域45m+39m2424202.2.2横隔板及加劲肋设计主梁横隔板间距为3m,相邻两横隔板间设一道横向加劲肋。
大跨径斜拉桥结构计算若干问题探讨
以荷载组 合I(恒 载 + 汽 车 荷 载 )作 为 控 制 尾 索 应力幅的标准,结果 见 表 2 所 列,各 方 案 尾 索 应 力 幅 存在偏大的现象 。 [2,3]
表 2 荷 载 组 合 Ⅰ 下 各 方 案 尾 索 应 力
MPa
桥型方案 方 案 1 方 案 2 方 案 3 方 案 4 方 案 5 方 案 6 方 案 7
(2)以 方 案 5 为 例 ,索 塔 上 塔 柱 采 用 整 体 箱 形 断 面,结构抗扭刚度和 抗 弯 刚 度 强 大,上 塔 柱 中 拉 索 锚 点 不 对 称 位 移 极 小 ,拉 索 偏 载 主 要 由 梁 上 锚 固 点 不 对 称位移引起。而对于尾索(32、64号 拉 索),从 受 力 影 响 线 分 布 看 ,压 力 的 加 载 区 域 在 间 接 受 偏 载 影 响 的 边 跨,拉力的 加 载 区 域 主 要 在 间 接 受 偏 载 影 响 的 中 跨 (中跨加载 提 供 尾 索 95% 以 上 的 拉 力),偏 载 影 响 通 过 辅 助 墩 和 索 塔 后 受 到 极 大 的 削 减 ,直 接 受 偏 载 影 响
(2)正装计 算 法 在 使 用 上 符 合 结 构 的 形 成 过 程 和人的思维习惯,适 应 性 较 强,可 独 立 实 现。 对 于 大 跨径斜拉桥的施工 仿 真 计 算,推 荐 采 用 正 装 计 算 法。
5 82 《工程与建设》 2010年第24卷第5期
胡 可 ,等 :大 跨 径 斜 拉 桥 结 构 计 算 若 干 问 题 探 讨
安庆长江大桥是国家高速公路网中济广高速公路 和沪渝高速 公 路 的 共 用 枢 纽,国 道 318 线 和 国 道 206 线跨越长江的共用 通 道 。 总 体 工 程 全 长 近6km,设 计 速度 100km/h,主 桥 实 施 方 案 为 50 m+215m+ 510m+215m+50 m 双塔双索面钢箱梁斜拉桥。本 文介 绍 的 内容 主 要 以 此 为 背 景 ,对 提 出 问 题 的 分 析 观 点和解决方法在大跨径斜拉桥结构计算中具有一定的 代表意义,可供解决类似工程问题时借鉴和商榷。
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1 工程 背 景
撞护 栏 )+ 2× 2 m( 人行 道 )+ 2×0 . 2 5 m( 人 行 道 栏
杆) , 全宽 2 4 . 5 m( 不 包括 结 构本 身 所 占宽度 ) 。 主
丰都 长 江 二 桥 位 于 丰 都 县 城 斜 南 溪 附 近 , 为
( 7 0 . 5+ 2 1 5 . 5+ 6 8 0+ 2 4 5 . 5+7 O . 5 ) m 双 塔 双 索 面
第 4期
高
虎: 大跨双塔钢箱梁斜拉桥模型计算分析
表 5 悬 拼模 型主梁安装标高
・ 6 l・
注: 计算索力为塔端索力和梁端索力的 平均值。
( 2 ) 安装 标高 计算 结果 采 用设计 标 高经 正装 计算得 到 安装标 高 。其 中 安 装标 高 的计 算 采 用 以往 的经 验 公 式 : 安装标高 = 设 计标 高 一竖 向位移 ( A H) , 其中 A H=成 桥 累积 挠 度 一 对 应 施 工 阶段 挠 度 J 。上 述 计 算 , 结 果 如 图
筋混凝 土形式 , 而采用钢箱 梁形 式, 既有利于减轻 自重, 又可以通过提 前预制 缩短施 工工期 , 是 目前大跨斜拉 桥 比
较 流行 的一种结构形式 。但 是钢 箱梁在预制完毕后 , 其 结构尺 寸很 难调 整 , 因此该类桥的安装线形标 高计算显
得 尤为重要 。基 于此种考虑 , 采 用 MI D A S / C i v i l 空 间有限元软件进行计算分析 , 通过 对比计 算成桥 索力与设计成桥
桥结 构 体 系 为 支 承 体 系 ( 即半 漂 浮 体 系 ) , 塔 墩 固
五跨 连续 钢箱 梁 斜 拉 桥 。设 计 荷 载 等 级公 路 一 级 , 桥 梁标 准 横 断 面 布 置 : 4 x 3 . 5 m( 车 行 道 )+2 . O m ( 中间带 )+ 2×1 . 5 m( 右 侧 硬 路 肩 )+2×0 . 5 m( 防
吊重 约为 2 2 3 t 。斜 拉 索每 塔 共 2 1对斜 拉 索 , 全桥 共
计1 6 8根索 , 采用高强低松 弛镀锌 ( 或 环氧 ) 平行钢 绞
线。桥塔采用组合式桥塔, 下部是整体箱形塔墩 , 上 部为钻石型钢筋混凝土塔架, 横梁将塔柱联成整体。
2 建模 说 明
采用 Mi d a s / c i v i l 2 0 1 0建模 , 共7 0 3个 节点 , 4 5 3
第 4期
北 方 交 通
・ 5 9・
蔗枷 l i 娜 咖 啪
大 跨 双塔 钢 箱 梁斜 拉桥 模 型计 算分 析
高 虎
( 山东 泰山路桥工程公司 , 泰安
摘
2 7 1 0 0 0 )
要: 斜 扣桥 是 一 种 由 索 、 塔、 粱 种 基 本 结 构 形 成 的 高 次 超静 定 组 合 结 构 。 典 中 主 梁常 见 的 结 构 形 式 是 钢
5 、 图 6所示 。
主梁编 号
图 5 竖 向位 移 ( A H)
南塔 一 7 . 2
北塔 1 3 . 6
南塔 1 9 . 4
北塔 1 8 . 4
许 范 围之 内 , 且都 满足 索 的安全保 证 系数 大于 3 。
高
E
( 2 )关于边跨、 中跨合 拢时挠度和施工中的塔
索力、 计算成桥线形与设计成桥 线形 、 索塔偏移等 , 在此基础 Байду номын сангаас给 出了可信 的钢 箱梁的安装标 高计算 方法和计算结
果。
关键词 : 钢箱 梁; 斜拉桥 ; 安装标 高; 计算分析
中 图分 类 号 : U 4 4 8 . 2 7 文献标识码 : B 文章编号 : 1 6 7 3— 6 0 5 2 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 5 9—0 3
偏 。采 用悬 拼模 型计 算 结 果 , 合拢 挠 度 与 塔偏 均 满 足规 范 要求 , 主梁 和 主塔受 力正 常 。 ( 3 )基 于 以上 两点 分 析 , 该 大 跨 双 塔 钢箱 梁 斜 拉 桥通 过有 限元 软 件 Mi d a s / c i v i l 2 0 1 0计 算 得 到 的 各施 工 阶段 以及 成 桥 阶段 的斜 拉 索力 、 主 梁 主塔 位
社. 2 0 0 3 . 9 .
侧节点 的总位移 ; 对应 阶段施工时挠度是节段拼装 ( 激活 ) 时梁 段 的位移 。
悬 拼模 型 主梁安 装标 高见 表 5 。 ( 3 ) 主塔 偏位 计算 结果
主塔偏 位表 见表 6 。 6 计 算结 果总 结
[ 2 ] 林元培 . 斜拉桥 [ M] . 北京 : 人民交通出版社. 1 9 9 4 . [ 3] J T G / T F S O一2 0 1 1 , 公路桥涵施工技术 规范[ S ] .
结, 主梁在索塔及辅助墩 、 边( 墩) 台处设竖向支承 , 并在 索塔 与 主梁 之 间设置 横 向与纵 向 限位 装置 。丰
都二 桥结 构示 意如 图 1 所示。
图 l 丰都二桥结构示意 图( 单位 : n 1 )
图 2 丰都 二桥 主梁标准断面 图( 单位 : c m)
主梁主体结构采用扁平钢箱梁 , 将全桥划分成 1 8 种类型共 9 4 个梁段 , 梁段长度 9~ 1 5 m, 梁段最大
移、 主 梁主塔 应 力满足 规范要 求 , 可 以指导 施工 。在
幢
幢
恒
b l 2 s s b 6 s mb l s m b7 , s r nb l 3 m3 b 1 9 n mbl 8 n mb 1 2 nmb O n, s D l n s /
主梁编号
图6 安装标高与设计标 高对 比
其 中成 桥 累积挠 度是 二期 铺装 结束 后梁 段最 外
此基 础上 得到 的安装 线形 与设 计线形 最 大差 0 . 4 8 6 m, 位 移 主跨跨 中附近 , 实 际 当中可 以操 作应 用 。 参考 文献
[ 1 ] 王伯 惠. 斜拉桥结构 发展和 中国经验 [ M] . 北 京: 人 民交通 出版