斜拉索风雨激振的理论分析
收稿日期:2001-11-10
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178049)
作者简介:黄 麟(1974-),男,四川成都人,硕士生.
斜拉桥拉索风雨激振的理论分析
黄 麟1,郭志明2,王国砚3,顾 明1
(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;2.南京长江第二大桥管理局,江苏南京 210000;
3.同济大学工程力学与技术系,上海 200092)
摘要:讨论了风雨激振产生和发展的机理.通过建立拉索风雨激振的运动方程,运用数值计算讨论了风雨激振中
有关空气密度、阻力、风速、水线平衡位置、拉索与水线固有频率、水线质量和粘附力的7个量纲为1的参数对系
统运动中的作用,然后作了运动的水线和固定的水线两种情况下拉索振幅的比较,最后将计算结果与Hikami 所
做的风洞试验结果作分析比较.
关键词:风雨激振;拉索;水线;振幅;数值计算
中图分类号:U 448.27;TU 311.3 文献标识码:A 文章编号:0253-374X (2002)05-0569-04
Theoretical Analysis of Rain -wind -induced Vibration of
Cables of Cable -stayed Bridges
HUA N G L i n 1,GUO Zhi -m i ng 2,W A N G Guo -yan 3,GU M i ng 1
(1.State K ey Laboratory for Disaster in Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ;
2.Management of the Second Bridge of Nanjing ,Nanjing 210000,China ;
3.Department of
Engineering Mechanics and Technology ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )
Abstract :This paper aims to explain the fundamental inducement and growth mechanism of rain -wind in 2duced vibration of cable in cable -stayed bridges.Starting from strict formulation ,seven parameters of motion equation concerning air density ,damping ,wind speed ,balance position of rivulet ,frequency of rivulet and ca 2ble ,mass of rivulet and cohesion are first discussed through numerical https://www.360docs.net/doc/2e17924001.html,parison of computa 2tional results with Hikami ’s wind tunnel test are then done.
Key words :rain -wind -induced vibration ;cable ;rivulet ;amplitude ;numerical computation
斜拉桥是200～800m 跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一,世界上许多斜拉桥已成为当地的景观和交通咽喉.作为斜拉桥主要受力构件的拉索由于质量小、刚度小、阻尼小,在风或支承端运动的作用下易产生强烈的横向振动.拉索的振动不仅会给行人带来不舒适感,同时它也会使拉索产生疲劳,破坏拉索的防腐系统,严重地影响拉索的寿命.国内外已有数座斜拉桥自建成以来更换了全部拉索,造成了极大的经济损失,也给大桥正常的运营造成了不良影响[2].
在拉索的风致振动中,风雨激振是最强烈的一种.风雨激振这一现象是日本学者Hikami 于1986年在Meikonishi 桥上首先发现的[1].其后在欧洲、日本和我国等多个地区和国家的斜拉桥上都观察到了这一现象[2].在干燥的气候条件下气动稳定的圆形截面的拉索,在雨和风的共同作用下,由于水线的出现,它变得不再稳定[1].产生风雨激振的风速范围约为6～18m ?s -1;振动几乎都发生在索面内;振动的峰值可高达100cm 以上;索振频率在0.6～3.0Hz 之间;水线的振动频率与索的频率基本相同,方向相反[3,4].
第30卷第5期
2002年5月同 济 大 学 学 报JOURNAL OF TON G J I UN IVERSITY Vol.30No.5 May 2002
研究风雨激振所涉及的对象包括固、液、气三态的物质.影响因素很多,而振动对各因素的改变又十分敏感,这给研究带来了许多困难.世界上许多学者对风雨激振做了大量的研究.Hikami 通过对Meikonishi 桥和试验室重现风雨激振的试验的观测,提出了两种可能的机制:①Den Hartog 驰振失稳机制;②耦合气动力导致的失稳机制[1].只有为数不多的研究者如日本学者Yamaguchi [5]等对这一问题进行了理论分析.但至今风雨激振的机理仍不能透彻解释.
本文根据国内外风雨激振的研究成果,对文献[5]的运动方程加以修正并通过数值计算,讨论方程中各参数对风雨激振的影响;并作了运动的水线和固定的水线拉索振幅的比较;最后计算了不同风速下拉索的最大振幅与文献[1]试验结果进行了分析比较.
1 力学模型和算法
根据拉索风雨激振的基本特点可以提出如下基本假设:①准定常假定在本研究中仍适用;②索是单自由度运动,运动方向为横风向;③不考虑振型影响,进行二维分析;④静止状态的表面水流在重力、气
流压力、拉索表面法向力以及索表面的粘附力共同作用下形成位置一定的水线(此时对应的角度为β
).索振时水线在平衡位置两侧振荡;⑤忽略水线形状的影响;⑥忽略下水线对拉索振动的影响,仅考虑上水图1 风雨激振力学模型Fig.1 Mechanical model of rain -wind -induced vibration 线的作用;⑦水线振荡角度幅值超过一定值之后,水线会从
索表面脱落;⑧水线的粘附力与γ的速度成正比,忽略粘附
力对拉索的作用.
图1所示为风雨激振的力学模型.在来流风速为U 的
均匀风作用下,半径为R 的拉索以速度y ?横风向运动.而水
线则在平衡位置β附近以角速度γ?转动.来流相对于运动的
拉索的速度是U re .来流对带有水线的拉索单位长度上的不
稳定气动力为升力L 和阻力D .升力系数C L 和阻力系数
C D 是升力L 和阻力D 量纲为1后的量.其中弹性常数K 是
拉索的刚度;k 是水线在环向的气动力和重力合力的线性刚
度;m 1和m 2分别是每延米的拉索和水线的质量;C γ为作
用在水线上粘附力与水线角速度γ?的比例系数.
根据拉格朗日定理,可列出拉索和水线的量纲为1的运动方程如下:
η″+η=εf , γ″+δγ=-cos (β+γ)η″-c h γ′(1)
图2 C D ,C L 随α变化曲线Fig.2 C D ,C L for different α
式中:ε为空气与拉索的密度比;δ为水线与拉索的固有频率比;μ为水线质量在拉索和水线系统中所占
的比例;μD 为拉索阻尼的量纲为1的量;μ
γ=R ω索/U ,当拉索的圆频率不变时,它体现不同风速对该系统的影响;c h 为粘附力系数的量纲为1的量,它的值由c h =ω水线C γ/ω2索所确定.方程组(1)第一式右端f
的第一项为水线对拉索的作用力,第二项:1+(μγη′)2[C L (α)-μγη′C D (α)]/πμ2γ为作用在拉索上的
气动力在y 轴方向上的分量,第三项为拉索的结构阻尼力.
f =-μ[γ″cos (β+γ)-γ′2sin (β+γ)]+1πμ2γ1+(μγη′)2[C L (α)-μγη′C D (α)]-2μD η′(2) 方程(2)的初始条件为:γ(0)=γ′(0)=η(0)=η′
(0)=0.方程中η和γ分别为拉索竖向振动和转动的量纲为1的量.方程详细推
导过程见文献[5].
计算中C D ,C L 值是根据文献[6]的试验结果.C D ,C L 曲线如
图2所示.
文献[5]在求解方程(1)时,认为γ和μγη
′为小量.把cos (β+γ),sin (β+γ)用和角公式展开,并令sin γ≈γ,cos γ≈1;把1+(μγη′)2用泰勒公式展开成μγ
η′的二次多项式,忽略三次以上075 同 济 大 学 学 报第30卷
的项.对水线方程用多尺度法求解,代入拉索方程,然后采用平均法求解拉索振动方程.计算结果显示,水线振幅大于5°,小量展开的条件不能满足要求.并且把拉索和水线方程分开求解不能反映拉索和水线之间的相互作用.本文不把cos(β+γ),sin(β+γ)和1+(μγη′)2展开,而采用四阶Runge Kutta方法直接求解联立微分方程.
2 实例分析
实例分析的参数为:风速范围U=6～15m?s-1;拉索半径R=0.1m;拉索振动频率f=0.5～3.0 Hz;空气密度1.25kg?m-3;结构阻尼比的范围ξ=0～4%之间;上水线单位长度的质量m=0.06kg;其平衡位置β=45°～66°之间;空气密度为1.25～10.00kg?m-3;代表水线与拉索间的粘附力的参数c h=0～10.
本文首先不对水线运动施加约束,利用以下振动包络图讨论各参数对振动的影响.
(1)水线平衡位置β是拉索稳定的决定因素.如图3所示,β=46°～47°时,拉索振动增长的斜率最大,最易失稳.这一位置正好对应于C L曲线陡降的位置.
(2)密度比ε是对拉索振幅影响最大的因素之一.ε中对于同一拉索来说密度是常数,ε的改变对应于由于降雨引起空气密度的改变.如图4所示,拉索振幅随ε增大而增大,即拉索的振幅随空气密度的增大而增大.文献[5]对此参数也进行了讨论,结论与此相似.
(3)索单元的折算频率μγ是对振幅影响最大的另一因素,拉索振幅随μγ的增大而减小
.即风速越
大,振幅越大,计算结果如图5所示.
图3
β对拉索振幅的影响Fig.3 Vibration for differentβ
图4
ε对拉索振幅的影响
Fig.4 Vibration for differentε
图5 μγ对拉索振幅的影响
Fig.5 Vibration for differentμγ
(4)由阻尼比ξ所对应的量纲为1的量μD的讨论可知阻尼比越大索的最大振幅就越小,并且振幅的衰减也越快,如图6所示.
(5)频率比δ对水线振动的形态和脱离有较大关系.δ离1越远,水线振幅越小.文献[5]对水线的频率的讨论与本文基本一致.
(6)计算结果显示在μ取值范围内改变对索振几乎没有影响,因此水线的振动对索振的机械作用可以忽略不计.水线在风雨激振中的作用主要表现为气动作用.此参数的讨论于文献[5]的结论是一致的.
(7)量纲为1的粘附力系数c h
是另一影响水线运动的参数.Cγ的出现可以减小水线的振幅.但本文
对粘附力还不能作定量分析.
图6 μD
对拉索振幅的影响
Fig.6 Vibration for differentμD
图7 文献[4]试验中水线位置
Fig.7 Position of rivulet in R ef.4
图8 水线运动和水线不动的比较
Fig.8 C omputational results for motional
rivulet and non-motional rivulet
175
第5期黄 麟,等:斜拉桥拉索风雨激振的理论分析
运动水线模型的水线位置根据图7取值.
运动水线和固定水线模型的计算结果如图8所示.曲线A ,B 分别代表运动水线模型和固定水线模型.运动水线模型的振幅比固定水线模型的小,而失稳范围更宽.
考虑水线运动拉索的振幅较小的原因主要是:拉索的振动使水线的振幅不断增大,当超过临界值后,水线脱离了拉索,拉索系统的外形又回复了稳定的外形,振幅不再增大.而计算中,水线固定不动则不能考虑水线的脱离,拉索的振幅将不断增大,直到达到极限环为止.
Hikami 重现风雨激振的试线的振动范围中,模拟拉索的模型采用的是铝芯外包聚乙烯的圆柱截面,其截面的直径为140mm [1].本文模拟的是模型轴线与来流夹角为45°模型的频率为2Hz 的工况.根据图9 计算结果与试验的比较
Fig.9 C omp arison of results from present
m ethod and experim ent b y H ik ami 文献中提供的试验条件计算中参数取值,计算结果和Hikami 试验
结果的拉索最大振幅值的比较如图9所示.
从图9中可以发现文献[1]的试验结果在风速大于12.5m ?s -1
以后拉索的振幅锐减,在风速大于13m ?s -1以后拉索的振幅几乎可
以忽略不计.计算结果与文献[1]的试验结果吻合得较好.
在以后的研究中迫切需要通过试验研究水线的运动规律.只有
通过理论研究与试验相结合才能解释清楚风雨激振的规律.3 结论
(1)水线平衡位置β在C L 曲线陡降处最易失稳.
(2)由于水线的运动,风雨激振中拉索失稳所需的水线平衡位置β分布更广.
(3)密度比ε和频率比μγ两参数对索的振幅影响最大.索的振幅随ε增大而增大,随μγ增大而减小.
(4)频率比δ对水线振动的形态和脱离有较大关系.δ离1越远,水线振幅越小.
(5)大阻尼比ξ可以减小索的振幅.
(6)水线对索振的作用力可以忽略,水线在风雨激振中主要起气动作用.
斜拉桥拉索风雨激振理论研究和试验分析在文献[7]中进一步展开.
参考文献:
[1] Hikami Y ,Shiraishi N.Rain -wind induced vibrations of cables in cable stayed bridges[J ].J of Wind Engineering and Industrial Aerdynamics ,
1988,29:409-418.
[2] 顾 明,刘慈军,林志新,等.斜拉桥拉索的风(雨)振动及控制[J ].上海力学,1998,19(4):281-287.
[3] Poston R.Cable -stay conundrum[J ].Civil Engineering ,1998,68(8):58-61.
[4] Y amaguchi H.Analytical study on growth mechanism of rain vibration of cables [J ].J of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics ,
1990,33:73-80.
[5] 彭天波.斜拉桥拉索风雨激振的机理研究[D ].上海:同济大学桥梁工程系,2000.
[6] 顾 明,吕 强.斜拉桥风雨激振试验研究报告[R].上海:同济大学桥梁工程系,2000.
[7] 黄 麟.斜拉桥拉索风雨激振的理论与试验研究[D ].上海:同济大学桥梁工程系,2000.
275 同 济 大 学 学 报第30卷
1使用MIDAS Civil做斜拉桥分析时的一些注意事项
使用MIDAS/Civil做斜拉桥分析时的一些注意事项 斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。对于斜拉桥，由于其荷载是由主梁、桥塔和斜拉索分担的，合理地确定各构件分担的比例是十分重要的。因此斜拉桥的设计首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线形和内力状态，其中起主要调整作用的就是斜拉索的张拉力。 确定斜拉索张拉力的方法主要有刚性支承连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法和影响矩阵法等，各种方法的原理和适用对象请参考刘士林等编著的公路桥梁设计丛书－《斜拉桥》。 MIDAS/Civil程序针对斜拉桥的张拉力确定、施工阶段分析、非线性分析等提供了多种解决方案，下面就一些功能的目的、适用对象和注意事项做一些说明。 1．未闭合力功能 通常，在进行斜拉桥分析时，第一步是进行成桥状态分析，即建立成桥模型，考虑结构自重、二期恒载、斜拉索的初拉力（单位力），进行静力线性分析后，利用“未知荷载系数”的功能，根据影响矩阵求出满足所设定的约束条件（线形和内力状态）的初拉力系数。此时斜拉索需采用桁架单元来模拟，这是因为斜拉桥在成桥状态时拉索的非线性效应可以看作不是很大，而且影响矩阵法的适用前提是荷载效应的线性叠加(荷载组合)成立。 第二步是利用算得的成桥状态的初拉力（不再是单位力），建立成桥模型并定义倒拆施工阶段，以求出在各施工阶段需要张拉的索力。此时斜拉索采用只受拉索单元来模拟，在施工阶段分析控制对话框中选择“体内力”。 第三步是根据倒拆分析得到的各施工阶段拉索的内力，将其按初拉力输入建立正装施工阶段的模型并进行分析。此时斜拉索仍需采用只受拉索单元来模拟，但在施工阶段分析控制对话框中选择“体外力”。 但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响；而在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。 MIDAS/Civil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系的变化而产生的拉索的附加初拉力，二是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。 重新说明一下的话，首先倒拆分析和正装分析的结果是不可避免存在差异的，设计人员需要根据倒拆分析得到的施工阶段张力，利用自己的经验进行进一步地调索或者调整施工步骤或施工工法，从而才能得到既满足施工阶段的结构安全要求，又满足成桥状态的线形和内力条件的斜拉索张力。 其次利用MIDAS/Civil的未闭合力功能，设计人员可以不必繁琐地建立倒拆施工阶段的
斜拉索风雨激振的理论分析
收稿日期:2001-11-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178049) 作者简介:黄 麟(1974-),男,四川成都人,硕士生. 斜拉桥拉索风雨激振的理论分析 黄 麟1,郭志明2,王国砚3,顾 明1 (1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;2.南京长江第二大桥管理局,江苏南京 210000; 3.同济大学工程力学与技术系,上海 200092) 摘要:讨论了风雨激振产生和发展的机理.通过建立拉索风雨激振的运动方程,运用数值计算讨论了风雨激振中 有关空气密度、阻力、风速、水线平衡位置、拉索与水线固有频率、水线质量和粘附力的7个量纲为1的参数对系 统运动中的作用,然后作了运动的水线和固定的水线两种情况下拉索振幅的比较,最后将计算结果与Hikami 所 做的风洞试验结果作分析比较. 关键词:风雨激振;拉索;水线;振幅;数值计算 中图分类号:U 448.27;TU 311.3 文献标识码:A 文章编号:0253-374X (2002)05-0569-04 Theoretical Analysis of Rain -wind -induced Vibration of Cables of Cable -stayed Bridges HUA N G L i n 1,GUO Zhi -m i ng 2,W A N G Guo -yan 3,GU M i ng 1 (1.State K ey Laboratory for Disaster in Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ; 2.Management of the Second Bridge of Nanjing ,Nanjing 210000,China ; 3.Department of Engineering Mechanics and Technology ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ) Abstract :This paper aims to explain the fundamental inducement and growth mechanism of rain -wind in 2duced vibration of cable in cable -stayed bridges.Starting from strict formulation ,seven parameters of motion equation concerning air density ,damping ,wind speed ,balance position of rivulet ,frequency of rivulet and ca 2ble ,mass of rivulet and cohesion are first discussed through numerical https://www.360docs.net/doc/2e17924001.html,parison of computa 2tional results with Hikami ’s wind tunnel test are then done. Key words :rain -wind -induced vibration ;cable ;rivulet ;amplitude ;numerical computation 斜拉桥是200～800m 跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一,世界上许多斜拉桥已成为当地的景观和交通咽喉.作为斜拉桥主要受力构件的拉索由于质量小、刚度小、阻尼小,在风或支承端运动的作用下易产生强烈的横向振动.拉索的振动不仅会给行人带来不舒适感,同时它也会使拉索产生疲劳,破坏拉索的防腐系统,严重地影响拉索的寿命.国内外已有数座斜拉桥自建成以来更换了全部拉索,造成了极大的经济损失,也给大桥正常的运营造成了不良影响[2]. 在拉索的风致振动中,风雨激振是最强烈的一种.风雨激振这一现象是日本学者Hikami 于1986年在Meikonishi 桥上首先发现的[1].其后在欧洲、日本和我国等多个地区和国家的斜拉桥上都观察到了这一现象[2].在干燥的气候条件下气动稳定的圆形截面的拉索,在雨和风的共同作用下,由于水线的出现,它变得不再稳定[1].产生风雨激振的风速范围约为6～18m ?s -1;振动几乎都发生在索面内;振动的峰值可高达100cm 以上;索振频率在0.6～3.0Hz 之间;水线的振动频率与索的频率基本相同,方向相反[3,4]. 第30卷第5期 2002年5月同 济 大 学 学 报JOURNAL OF TON G J I UN IVERSITY Vol.30No.5 May 2002
转体斜拉桥斜拉索主要施工方法
转体斜拉桥斜拉索主要施工方法 1.1施工准备 1.1.1成品索的检验 斜拉索出厂前按设计要求，对斜拉索有关性能进行检验。 斜拉索到达现场后，查验并索取每根成品索的质量保证书（质量保证书含本批交货的数量、质量及各种检验结果）；如果进行了非常规试验，需提供检验报告。 1.1.2索导管的处理 斜拉索锚头外径与索套管的内径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚头外螺牙和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔、梁端的索套管进行全面的检查，对索套管内的焊渣、毛刺等进行打平磨光。 1.2 斜拉索上桥和桥面水平运输 根据斜拉索安装计划，斜拉索制造厂将验收后待交付的斜拉索陆路运输运至适当位置。斜拉索采用汽车吊提升上桥面置于卧式放索机上，吊装时为了避免对斜拉索外包PE的伤害，采用大直径纤维绳、或直接使用10t软吊带进行吊装。 1.3 斜拉索的塔端挂设及桥面展开 7~8#索长度比较短，塔端挂设完成后斜拉索已基本展开，
直接采用塔吊提升剩余斜拉索即可完成桥面展开。1~6＃索稍长，需采用以下步骤进行桥面展索。 1）7~8#索的塔端挂设方法（硬牵引） 具体步骤： 具体步骤： 第一步：塔吊提升锚头，同时转动放索机，放松斜拉索，当塔吊将塔端锚头提升一定高度后，缓慢落钩将塔端锚头置于锚头小车上。 第二步：在塔端锚头处安装内衬套和张拉杆以及在合适位置安装索夹，连接塔吊。 第三步：塔内下放牵引绳，将其与张拉端头连接。 第四步：塔内牵引绳与塔吊做到同步起吊，塔吊提供主动力，同时与塔内牵引绳协助调整张拉杆及斜拉索前端角度，塔内进行临时锚固，将螺母至少拧上三牙以上，塔吊松钩，拆除连接夹具。 2）1~6#索的塔端挂设及桥面展开（软牵引） 具体步骤如下： 第一步：塔吊提升锚头，同时转动放索机，放松斜拉索，当塔吊将塔端锚头提升一定高度后，缓慢落钩将塔端锚头置于锚头小车上。 第二步：在塔端锚头处安装软牵引装置以及在合适位置安装索夹，连接塔吊。
斜拉桥拉索自振频率分析
斜拉桥拉索自振频率分析 摘要：应用数理方程知识和有限元理论，分别求得斜拉索自振频率的解析解和数值解，并将两种方法得到的结果进行比对，证明了解析法和有限单元法的可靠性，为拉索的风雨激振和参数共振分析提供基础。 关键词：斜拉桥；拉索；自振频率 Abstract: the application of mathematical equations knowledge and finite element theory, respectively given.according vibration frequency of stay-cables analytical solution and the numerical solution, and will by the two methods than the results, and proves the analytic method and finite element method of reliability, for the storm of the lasso excitation and parameter resonance analysis provides the foundation. Keywords: cable-stayed bridge; The lasso; The natural frequency of vibration of 1. 引言 随斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索变得越来越长，因为索的大柔度、小质量和小阻尼等特点，极易在风雨、地震及交通等荷载激励下发生振动[1]。长拉索前几阶频率在0.2-0.3Hz时，模态阻尼比只有0.1%，更有可能发生大幅的摆动。迄今，已有许多斜拉索风致振动的报导：日本结构工程协会(Japan Institute of Construction Engineering) 在1988 年一年内对日本的五座斜拉桥斜拉索振动进行了观测和测量，发现它们的最大振幅如下：Brotoni桥达600毫米，Kofin桥达1000毫米，Meikeh桥达600毫米，Aratsu桥达300毫米，大约为直径的两倍。在国内，1992 年南浦大桥在一次风雨联合作用的情况下浦西岸尾部几根斜拉索发生了较大的振动；杨浦大桥尾索在风雨共振作用下也发生过剧烈的振动，最大振幅超过l米。2001年，在南京长江二桥通车前，桥上斜拉索在风雨激振下发生大幅摆动，导致安装在梁端的部分油阻尼器损坏[3-5]。 目前对斜拉索风致振动的研究主要集中在单索的风致振动，已经发现的斜拉索可能的振动类型主要包括以下六类：(1) 顺向风振动；(2) 风雨激振；(3) 横风向驰振；(4) 涡激共振；(5) 参数共振。 1. 顺向风振动是拉索振动最常见的一种。由于风速可以分解为平均风速和脉动风速，风对拉索的作用也表现为平均风引起的静内力、静位移和脉动风引起拉索的振动响应，包括动内力、动位移和振动加速度。
斜拉桥的拉索防护问题
土木工程研究进展与施工方法课程报告九 讲座题目：斜拉桥拉索防护与耐久性设计 演讲人：陈惟珍老师 斜拉桥的拉索防护问题 在上一次的土木工程研究进展与施工方法课上，来自同济大学的陈惟珍老师为我们介绍了斜拉桥拉索防护问题的最新进展情况，使我感触很深，于是课后又查阅了相关文献，对混凝土桥梁预制拼装施工技术有了更进一步的认识，基于这些，本篇文章将简单总结一下自己对斜拉桥拉索防护的一点浅薄认识，以供大家交流学习。 一．斜拉桥拉索防护问题概述 斜拉索桥具有跨度较大、造型美观、施工方便等特点，是目前应用较多的一种桥型。斜拉索是斜拉桥的主要承重传力结构件，它主要由高强度钢丝(钢绞线)束和锚具锚固组成，斜拉索长期承受疲劳荷载，又处于跨江河、跨海湾地域，长期暴露在风雨、潮湿和污染空气的环境中，既有“应力腐蚀”，“疲劳腐蚀”，又有“金属腐蚀”，钢丝索体和锚具结构件容易遭受腐蚀破坏，国内已有早期斜拉索腐蚀破坏失效，而不得不实施换索的实例，造成不良社会影响和经济损失。斜拉索的防腐蚀问题是保证斜拉桥长期安全可靠营运的重要课题。 二．斜拉索结构特点和腐蚀问题 斜拉桥的应用曾历经波折，由于新技术、新材料、新工艺的应用，使斜拉桥得以推广、发展和提高。现在实用较多的有两种拉索结构形式，一种索体材料是高强度钢丝成束，两端用冷铸锚结构组件锚固 (或用热铸锚组件锚固)。另一种索体材料是高强度钢绞线，两端用专用夹片群锚组件锚固。 图1 平行钢丝冷铸锚结构示意图图2平行钢绞线夹片群锚结构示意图理论分析和试验表明，斜拉索锚具端口处是疲劳破坏的薄弱环节，容易造成断丝破坏。经过改进结构和锚固方式，已经提高了斜拉索的抗疲劳破坏能力，加之斜拉索设计比较保守，安全系数较大;同时通过材料改进，钢丝质量提高，实际强度高于设计标准值等原因，使得实用上，应力腐蚀和疲劳腐蚀的破坏实际上小于环境腐蚀。由于发生拉索腐蚀破坏失效，国内已对多座斜拉桥实施了换索工程，实践中人们发现“对于大跨度斜拉桥的长拉索，由于钢丝长度增加，在拉索自由长度内的钢丝缺陷也相应增加，使其在自由长度内破坏的可能性也增大。 更细致的观察可以发现，钢丝本身和成品索防护不良，是造成斜拉索生锈腐蚀、断丝失效的主要原因斜拉桥工程中，一直把拉索的防护问题作为重要的技术工艺控制项目。应力腐蚀、疲劳腐蚀的防范主要通过结构措施和材料保护措施来保证。 三．国内外拉索防护工艺的发展
(完整版)斜拉桥斜拉索施工方案
斜拉桥斜拉索施工方案 1、概况 该桥斜拉索采用填充型环氧涂层钢绞线斜拉索，塔上设置张拉端，梁下为锚固端；每侧主塔设12对斜拉索，全桥共24对斜拉索，其规格为15-27、15-31、15-34、15-37、15-43、15-55、15-61共7种，斜拉索采用平行钢绞线斜拉索体系。斜拉索由固定端锚具、过渡段、自由段、HDPE护套管、张拉端锚具及索夹、减振器等构成。 2、斜拉索施工工艺 本工程主梁采用前支点挂篮悬臂现浇施工，斜拉索挂索方式与支架现浇和后支点挂篮施工有所不同，需在挂篮上设置索力转换装置。其基本工艺流程详见附《表3 施工工艺框图》。 3、斜拉索施工准备 （1）、施工前准备工作 施工前准备工作包括：施工平台、施工机具的准备；施工人员的工作分配；斜拉索锚具的组装和安装；HDPE外套管的焊接等。 ①、施工平台准备 斜拉索挂索施工前，在主塔和箱梁处设置施工平台，以方便施工人员操作。主塔施工处在塔内、外均设置施工平台，箱梁处施工平台设置在挂篮上。施工平台的搭设满足施工要求，并采取适当的安全措施，确保人员和设备的安全可靠。 ②、施工机具准备 正式施工前，所有施工机具就位。张拉用千斤顶、油泵和传感器经过有资质的第三方进行配套标定。因本工程斜拉索规格较大，采用机械穿索方式进行挂索施工，双塔双索面同时施工时，主要施工设备清单如下。
③、施工人员分配 为有效安排斜拉索施工的各环节，统一协调指挥，斜拉索施工前，需进行人员的工作分配。按本工程双塔双索面斜拉索同时施工的要求，每个索面需进行如下主要人员及岗位配置。 备注：HDPE管焊接和锚具组装安装在挂索前完毕，张拉工和穿索工经过培训后可上岗操作； ④、斜拉索锚具组装和安装 斜拉索各部件单独包装运输，现场组装。 斜拉索挂索前，对锚具进行组装和安装。对于张拉端锚具，将固定端锚板与密封装置组装好，旋上螺母后安装于箱梁上混凝土锚块处，并临时将其与锚垫板固定。对于张拉端锚具，将锚板与密封装置组装好后安装与塔内钢锚箱的锚固端处，并临时将其与锚垫板固定。安装张拉端和固定端锚具时，在锚具上做好标记，确保上下锚具孔位严格对应一致。 ⑤、HDPE管焊接 HDPE外套管为定尺生产，其标准长度一般为6m/根或9m/根。斜拉索挂索施工前，将标准长度的HDPE管焊接成设计长度，采用热熔焊接机进行HDPE 管的焊接。 4、钢绞线穿索张拉 (1)、HDPE管吊装 ①、准备工作 依次将防水罩、延伸管套到HDPE管上，安装临时抱箍，并穿入首根钢绞线。 将带法兰的延伸管套到塔柱端的HDPE外套管上，直至大约1.5m的外套管
35_斜拉桥的正装分析(未闭合配合力功能介绍)
用MIDAS/Civil做斜拉桥正装分析 1. 斜拉桥正装分析和未闭合配合力功能 在斜拉桥设计中，可通过成桥阶段分析得到结构的一些必要数据、拉索的截面和张力等，除此之外斜拉桥还需要进行施工阶段分析。 根据施工方法的不同，斜拉桥的结构体系会发生显著的变化，施工中有可能产生比成桥阶段更不利的结果，所以斜拉桥的设计要做施工阶段分析。按施工的顺序进行分析的方法叫施工阶段的正装分析(Forward Analysis)。一般通过正装分析验算各个施工阶段的产生应力，检查施工方法的可行性，最终找出最佳的施工方法。 进行正装分析比较困难的是如何输入拉索的初始张拉力，为了得到初始张拉力值通常先进行倒拆分析，然后再利用求出的初始张拉力进行正装分析。 采用这种分析方法，工程师普遍会经历的困惑是： 1) 在进行正装分析时可以看出正装和倒拆的张力不闭合。 2) 因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响。但在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。如上所述，结构体系的差异导致了初始平衡状态分析（成桥阶段分析）与正装分析的最终阶段的结果产生了差异。 产生上述张力不闭合的原因，大部分是因为工程师没有完全把握索的基本原理或没有适当的分析软件。实际上是不应该产生内力不闭合的，其理由如下： 1) 从理论上讲，在弹性范围内正装分析和倒拆分析在同一阶段的结果应该相同。 2) 如果在计算时考虑合拢段在合拢时的闭合力，就能够得出与初始平衡状态分析(成桥阶段分析)相同的结果。 从斜拉索的基本原理上看，倒拆分析就是以初始平衡状态（成桥阶段）为参考计算出索的无应力长，再根据结构体系的变化计算索的长度变化，从而得出索的各阶段张力。一个可行的施工阶段设计，其正装分析同样可以以成桥阶段的张力为基础求出索的无应力长，然后考虑各施工阶段的索长变化得出各施工阶段索的张力。目前以上述理论为基础的程序都是大位移分析为主，其原因是悬臂法施工在安装拉索时的实际长度取值是按实际位移计算的。一般来说新安装的构件会沿着之前安装的构件切线方向安装，进行大位移分析时时，因为切线安装产生的假想位移是很容
斜拉桥_拉索初应变
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称力学软件应用 题目考虑初始预应变的无背索斜 拉桥自重状态下的变形及应力 分析 院系土木工程 班级工力111 学生姓名 指导教师 日期2017年09月18日
目录 第一章选题背景 (1) 1.1无背索斜拉桥介绍及意义 (1) 1.2 课程设计内容和要求 (1) 1.3 建模目的及意义 (4) 第二章建模与求解 (5) 2.1 建模步骤 (5) 2.2 划分网格 (10) 2.3 设置约束 (10) 2.4 加载并求解 (11) 第三章结果分析 (13) 3.1自重下该桥梁变形 (13) 3.2 自重下该桥梁应变 (14) 第四章结论与总结 (15)
第一章选题背景 1.1无背索斜拉桥介绍及意义 斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。中国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有52座跨径大于200米。20世纪80年代末，我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上，1991年建成了上海南浦大桥（主跨为423米的结合梁斜拉桥），开创了中国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。 1.2 课程设计内容和要求 设计内容：利用ANSYS有限元分析软件对给定无背索斜拉桥进行应力和变形分析。 技术条件：无背索斜拉桥尺寸及计算参数见附件。 要求：建立有限元模型，简述建模过程主要方法，列出关键数据列表；计算在给定的约束条件下各数据点对应的位移和应力图，并对计算结果做出分析说明。 问题介绍如下： 无背索斜拉桥的尺寸及计算参数 如图所示无背索斜拉桥梁模型，利用这一模型完成指定结构分析。
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析 斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析 摘要：我国的斜拉桥起步较晚，1975年建成的跨径76m的四川云阳桥是国内第一座斜拉桥，80年代中后期是我国斜拉桥发展的鼎盛时期，至今为止建成或正在施工的斜拉桥共有100余座，其中跨径大于200m的有52座。跨度超过400m的斜拉桥已达20座，居世界首位。由于斜拉桥的成桥使用条件比较复杂且防护技术也不完善，因此，在斜拉桥运营若干年之后，桥体不可避免地会出现许多病害。 拉索是斜拉桥的主要受力构件，对斜拉结构桥梁的结构安全和实用寿命具有直接的重要影响。然而，斜拉索从出现时起，就不可避免地受到腐蚀退化、振动疲劳衰减等各种不利因素的作用。 关键词：斜拉索；防护系统；主要病害；成因分析 中图分类号： U448 文献标识码： A 1.拉索病害及成因分析 在斜拉桥设计、施工和使用过程中，尽管对斜拉索采取了各种防腐、减隔振措施，但由于方法、工艺、材料等不合理，使得斜拉索病害已成为制约斜拉桥使用寿命的关键性因素。因此，分析斜拉索病害原因，在设计、施工和使用斜拉桥时给予足够的重视，并采取各种有效措施延长拉索的使用寿命。 1.1拉索腐蚀 腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。由于腐蚀过程是自发的，所以在斜拉桥整个寿命期内，拉索的腐蚀破坏将会始终存在。 ①拉索腐蚀部位 拉索钢丝腐蚀程度基本上取决于橡胶护套的破损程度，因为这是雨水或露水顺钢索流入或渗入护套内产生的结果，所以钢丝腐蚀有两个明显特点：腐蚀程度大体遵循“上轻下重”规律，即处于较高位置的钢丝腐蚀较轻，处于较低位置的钢丝腐蚀较重；腐蚀较严重的部位，往往是靠近护套破损的部位以及破损处以下的一段部位。 ②拉索腐蚀成因
斜拉索风雨激振问题研究综述
斜拉索风雨激振问题研究综述 摘要：从现场观测、风洞试验、理论分析和CFD数值模拟四个方面对斜拉桥拉索风雨激振问题的研究现状进行了概括和总结，分析了已有的研究成果，对今后的研究方向提出展望，供相关研究人员参考。 关键字：斜拉桥，拉索，风雨激振 1.引言 斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。 由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而
关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。 风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。 2.研究现状 2.1.现场实测 现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。 Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，实测内容包括索面的拉索振幅。 Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测，分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。 陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月，陈政清在国家自然科学基金资助下，与香港理工大学合作，在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。
(完整版)斜拉桥斜拉索施工作业指导书汇总
斜拉桥斜拉索施工作业指导书 1.目的 明确斜拉桥斜拉索施工作业工艺流程、操作要点和相应的工艺、质量标准，指导、规范桩基成孔作业。 2.编制依据 (1)《斜拉桥施工图设计-拉索结构施工图设计》； (2)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)； (3)《公路斜拉桥设计规范》(试行) JTJ027-96 ； (4)《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18635-2001 ； (5)斜拉索安装的相关技术资料； (6)《公路斜拉桥设计细则》(JTG/TD65-1-2007 )。 3.适用范围 适用于斜拉桥高强平行钢丝成品索配合对称悬灌主梁施工的斜拉索施工。 4.技术准备 4.1内业准备 (1)开工前组织技术人员认真审核施工设计图纸和有关设计资料，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准，编制斜拉桥斜拉索实施性施工组织设计，制定施工安全保证措施，提出应急预案。 (2)从事起重机械作业、登高架设作业、机动车辆驾驶等特种作业的人员必须持有特种作业证。对所有施工人员进行岗前技术培训，作业前进行技术交底。 4.2外业准备 4.2.1施工前检查工作 (1)对已施工完成的塔柱和主梁段进行检查，并将检查结果报监理工程师进行审核，合格后方能进行斜拉索作业施工。 (2)在锚垫板上放出孔道口十字中心线，以便对中，如若锚头安装偏位会造成锚头外螺纹与孔口磨擦，影响斜拉索张拉力精度。 (3 )对施工所用的平行钢丝斜拉索、斜拉索锚具生产厂家进行调查，选用供货商。成品索进场后根据质保单进行严格查验，检查锚具，PE在运输过程中是否有损伤，如有损伤，及时采取修理措 施并妥善保管；检验并核对成品索合同内的质量证明文件等是否齐全完整。对需要进行试验和检验的项目要按规定进行试验和检验，确保工程材料的质量和数量满足设计、规范和施工的要求。
环境振动时斜拉桥拉索基频识别
中日结构减振及健康监测研讨会暨第三届中国结构抗振控制年会，上海，2002年12月 环境振动时斜拉桥拉索基频识别 陈刚，任伟新 （福州大学土木建筑工程学院，福建 福州 350002） 摘 要： 斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件。索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。由于索力与基频之间存在着一种特定的关系，振动测试法是斜拉桥索力测定和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文对广东金马大桥斜拉索的环境振动实验的加速度数据进行了模态分析，使用功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB 平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互（GUI ）工具箱，实现了斜拉索基频的自动识别。 关键词关键词：： 斜拉桥；索力；基频；环境振动；倒频谱 IDENTIFICATION OF FUNDAMENTAL FREQUENCIES OF STAY CABLES CHEN Gang, REN Wei-xin (Department of Civil Engineering , Fuzhou University, Fuzhou, Fujian Province 350002) Abstract: Stay cables are the most critical structural components in modern cable-stayed bridges. The cable tension plays an essential role in the construction control and long-term monitoring of cable-stayed bridges. Experimental vibration measurement is one of the most widely used methods for tension evaluation and condition assessment of cable-stayed bridges since there is a unique relationship between the tension force and fundamental frequency of the stay cable. The key to success of this technique is the accuracy of identified fundamental frequency of each stay cable. In this paper, experimental modal analysis of bridge stay cables is carried out using output-only acceleration records of the stay cables. Based on MA TLAB for GUI, an automated data analysis to determine cable fundamental frequencies is developed with the power spectral density (PSD) and cepstrum method. Application of the automated analysis approach to the Jinma Bridge cables in Guangdong Province of China from ambient vibration measurements demonstrated high identification accuracy and confidence. key words: Cable-stayed bridge; cable tension; fundamental frequency; ambient vibration; Cepstrum
斜拉桥平行钢丝斜拉索安装施工工艺
斜拉桥平行钢丝斜拉索安装施工工艺 10.1.1工艺概述 一、适用范围 本工艺适用于采用平行钢丝索的铁路预应力混凝土斜拉桥拉索安装的情况，对其它形式桥梁（如采 用斜拉索加劲的连续钢桁梁、钢箱结合梁）的斜拉索安装施工可供参考。 二、工艺特点 本工艺着重介绍安装平行钢丝斜拉索所采用的分步牵引法，即根据全桥斜拉索在安装过程中由短到长、索力递增的特点，不同阶段分别选择不同的工具---先用大吨位的卷扬机将索的一端拉出锚固面固定，然后用穿心式张拉千斤顶将索另一端先软牵引再硬牵引至张拉锚固面锚固。该法在大多数斜拉桥中采用，方便可靠。 10.1.2作业内容 平行钢丝斜拉索安装作业内容包括：准备工作、成品索验收、索盘吊装上桥、放索、缆索挂设、 缆索张拉、索力调整、索头保护及减震装置安装等。 10.1.3质量标准及检验方法 《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009） 《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011） 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003） 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010） 10.5.4 工艺流程图（图 10.5.4-1） 检查验收
图10.5.4-1 平行钢丝斜拉索安装工艺流程图 10.5.5工艺步骤及质量控制 一、施工准备 平行钢丝斜拉索由有资质的专业生产厂家制作为成品索，经卷盘后运至施工现场。 1.验收依据 成品索应组织验收，验收依据设计图纸及相应规范进行。 2.验收项目 ⑴技术资料 每根斜拉索的质量保证书，以及各项例行检查结果。例行检查内容包括： ①钢丝的质量保证单或合格证及索厂的抽检结果。 ②聚乙烯护套料的质保单或合格证。 ③冷铸锚的检验报告或合格证（包括零部件探伤报告）。 ④每根索冷铸填料试件在常温下的抗压强度合格。 ⑤斜拉索在设计温度，零应力下的直线长度，其误差在规范允许值范围内。 ⑥斜拉索的超张拉值符合规范要求，且冷铸锚分丝板内缩值应≤5mm。 ⑦每种规格型号的斜拉索均应有一根在超张拉后作弹性模量试验，且其值≥1.85×105 Mpa。 ⑧包装完好，标示牌上字迹清楚，填写内容齐全。 ⑵外观检验 ①外观面良好，不应有深于 1mm 的划痕。 ②两端冷铸锚外表不得有损伤，螺纹不得有任何碰伤，锚环和锚杯能自由旋合。 二、索盘吊装上桥 1.缆索在工厂生产及检验后卷盘包装成型，最大外形尺寸应满足相应的运输条件。 2.缆索经运输汽车或驳船运至工地，整盘起吊上桥。在运输和装卸过程中，要防止碰伤锚具和聚乙烯保护层。包装好的缆索应放于干燥阴凉处并遮盖，索头应架空保护，防止锈蚀。 3.缆索起吊设备吊重应大于缆索加索盘的重量，索越重，所需的提升及梁上运输设备的能力越大，施工现场一般选用 10～16t 塔式吊机辅助塔端挂索。 对于小于塔式吊机起重能力的轻索，直接用塔式吊机起吊上桥；对于大于塔式吊机起吊能力的重索，则需要设置龙门吊机、或在塔根处设置梁面吊索架、或利用架梁吊机等起吊设备吊装上桥；也可以在梁端设置转向装置，从桥下直接放索，索的一端经提升、转向、水平牵引、辅助起吊等一系列作业后使整根索到达梁面预定位置。 三、放索 1.整盘索起吊上桥后，平稳运至放索点的放索支架上，先用塔端索头起吊设备提升放索，再用梁上放索卷扬机牵引放索，将索平铺在梁面放索滑道上水平拖动，直至整根索移动到位。 放索支架一般设置在塔根处梁面上，有立式转盘和水平转盘两种，对于钢结构索盘需设置一个立式转盘放索支架，在索盘轴孔内穿上圆轴，徐徐转动索盘将索放出；对于自身成盘的索，则需设置一个水平转盘，将索盘放在转盘上，边转动边将索放出。 2.在放索过程中，由于一端有较重的锚头盘在索盘的外侧，使放索盘偏心，加上索盘自身的弹性和牵引产生的偏心力，会使转盘转动时产生加速，导致散盘；也容易损坏斜拉索保护层，危及施工人员的安全。因此，对转盘应设刹车装置。 3.在放索或安装过程中，由于索自身弯曲或与桥面直接接触，索体在移动中可能损坏拉索的 PE 防护层或损坏索股。为避免此情况的发生，应采取以下措施： ⑴铺设地毯或厚棉垫，将待安装的斜拉索放于其上。 ⑵可在 PE 护套上缠绕或嵌套一层浅色胶带或 PE 面层。 ⑶放索时必须使用放索盘及缆索专用起吊牵引工具，索体要贴在特制的滚轮上拖拉，在放索沿途铺设索头小车限位走道和缆索三向限位橡胶滚轮滑道，当索放出后，沿滚筒运动。也可以每隔 2m 左右用一台牵索小车来载索移动，在缆索变向牵引处应专门设置导向装置。
斜拉桥非线性分析
斜拉桥几何非线性分析方法综述 摘要:近些年来，随着我国交通建设事业的发展，需要修建大跨度的桥梁以满足交通的要求，斜拉桥以其美观的造型和经济跨度，成为大跨度桥梁中非常有竞争力的桥型之一。本文介绍了斜拉桥几何非线性分析的基本理论，阐述影响斜拉桥几何非线性的三个主要因素:大变形、斜拉索垂度效应和弯矩与轴力的组合效应，并介绍了几何非线性方程的求解方法以及非线性分析中的两个重要的问题。 关键词:斜拉桥;几何非线性分析;非线性方程求解 1．概况 斜拉桥是一种由桥塔、斜拉索和主梁构件组成的组合桥梁结构体系，是一种桥面体系受压，支承体系受拉的桥梁形式。这种结构形式节奏明快，韵律感强烈，受力均匀，更主要的是他有优越的经济跨度。其桥面体系由加劲梁构成，其支承体系由钢索组成。是一种跨越能力较大的桥梁结构形式。其结构特点是由塔柱伸出的斜拉索为主梁的弹性支撑代替中间支撑，借以降低主梁的截面弯矩，减轻自重，显著的增加跨越能力。同时，斜拉索拉力的水平分力对主梁起着预应力的作用，能够增强主梁的抗裂性。 1.1斜拉桥的发展历史 现代斜拉桥的历史虽短，但是利用斜向缆索、铁链或铁杆，从塔柱或桅杆悬吊梁体的工程构思以及实际应用可追朔到16世纪，1938年德国工程师迪辛格尔在研究一座双线铁路悬索桥时，发现在高应力状态下用高强钢索作为斜缆，可以显著提高桥梁的刚度。1955年，他设计并建成的瑞典斯特姆斯(stromsund)钢斜拉桥，其跨径是74.7+182+747m，塔是门形框架，拉索辐射形布置，加劲梁由两片板梁组成。在现代斜拉桥历史上写下了第一页.
20世纪60年代初期，结构分析有了新的突破，采用计算机分析技术，导致密束体系的产生。密索体系的优点是减轻了主梁自重，简化了斜拉索的锚固装置，有利于悬臂施工，增强了抗风稳定性，从而进一步提高了斜拉桥的跨越能力。此后,由于有限元的出现和电算技术的发展,高强度优质新型钢材的大量生产,模型试验技术和预应力混凝土技术的飞速发展,使斜拉桥在近30年间取得突破性的发展.近几年,中国和世界各国相继出现了修筑斜拉桥的高峰期。 从80年代末开始了大跨径斜拉桥的设计与施工，至今己建成跨径大于20Om的斜拉桥近50余座，其中跨径超过4O0m的已有18座。由于混凝土斜拉桥造价低廉，在我国得到最优先展，我国也是世界上建造混凝土斜拉桥最多的国家。目前，我国已建成的苏通大桥，一跃成为世界上跨度最大的斜拉桥，斜拉桥主孔跨度IO88m，列世界第一;主塔高度3O6m，列世界第一;斜拉索的长度580m，列世界第一;群桩基础平面尺寸113.75mx48.lm，列世界第一。这些大跨度斜拉桥的建成标志我国斜拉桥的建造技术达到了世界先进水平。 由于斜拉桥良好的力学性能、建造相对经济、景观优美，已成为大跨径桥梁建设中最有竞争力的桥型。新世纪里斜拉桥将扮演更加重要的角色。我国分别于2002年和2003年动工建造的特大跨径斜拉桥一江苏苏通大桥、香港昂船洲大桥则堪称世界桥梁建设史上里程碑式的项目。 1.2斜拉桥的结构特点 斜拉桥结构由塔、索、梁组成，结构体系丰富多彩。按塔的数量，可分为单塔和双塔；按索面数可分为单索面和双索面；按索的形状可分为放射形、扇形、竖琴形。在密索体系的前提下，按塔、梁和墩的相互连接方式，可分为塔墩固结、塔梁固结、塔梁墩固结和漂浮体系等。 斜拉桥的结构特点是由索塔引出的斜拉索作为梁跨的弹性中间支撑，以降低梁跨的截面弯矩，减轻梁重，提高了梁的跨越能力。此外，斜拉索的水平
斜拉桥斜拉索安装
技术交底书技术交底书
斜拉索布置图（一半） 3.2总体施工方案及工序流程 1、总体施工方案：斜拉索在对应的箱梁节段预应力张拉完成后对称挂设、张拉。挂索采用塔吊辅助完成挂索，梁段挂锁在塔吊敷设区域采用塔吊辅助完成挂索(1-2#索),其他索采用桥面卷扬机牵引梁端锚头入索套管。 2、工艺流程： 斜拉索制作运输→索上桥面→展索→挂设→张拉→索力检测→调整及减振装置安装等工序。
工艺流程图
HDPE圆管焊接工艺流程图 HDPE圆管焊接实体图片 3、焊接注意事项 a、PE管要按规格大小分类堆放，堆放场地要垫平，堆放高度不宜超过6层，要远离火源。用卷尺选出PE管并做好顺接标记，变形严重的PE管不能使用。 b、将PE管放上托架在PE焊机处进行对接，调整PE管位置和卡箍使PE管基本顺直。 c、刨削时压力要均衡，刨花成连续圈状，厚度均匀，才能退刀，退刀时要直进直出，不能左右摆动。退刀后进行试对，看管接缝四周是否有缝隙，如有缝隙必须重新刨削。刀片刀口钝用细砂轮进行水磨，要注意刀口的角度。 d、刨削后调整卡箍使管口接口处外圆高差小于1mm。 e、对每种规格的PE管正式焊接之前进行试焊，确定焊接参数。 f、加热时要控制温度和压力恒定，时间控制准确，同时观察熔高要符合要求。 g、加热完成后取加热板、活塞推进要在5秒钟内完成，控制好对接压力各时间，观察焊缝翻转高度5～8mm。 h、在冬天进行PE管焊接时要采取取暖措施，保障焊接温度在20℃左右，冷却时用棉纱头、挡风布对接头进行保暖。冷却接近室外温度时取出PE管，焊好的PE管堆放场地要平整，不能在PE管上堆放杂物，不能踩踏PE管，防止焊好的PE管变形。
斜拉桥的分类
斜拉桥的总体布置与结构体系 总体布置主要有跨径布置、拉索及主梁的布置、索塔高度与布置。 一、跨径布置主要有下面三种类型 （1）双塔三跨式。为目前应用最广泛的跨径布置方式。下面是立面图与其荷载作用不同位置时发生的索塔与主梁的形变。 （2）独塔双跨式。这也是应用较为广泛的一种跨径布置，但由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的小，故特别适用于跨越中小河流、谷地及作为跨线桥，或用于跨越较大河流的主航道部分，也可用主跨跨越河流，索塔及边跨布置在河流一岸的方式。 独塔双跨式斜拉桥立面图 （3）多塔多跨式。多塔多跨式斜拉桥适用于需要多个大通航孔的大江大河、宽阔湖泊或海
峡上，但这种结构一般采用较少，主要原因是中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位，使结构柔性及变形增大，整体刚度差。 多塔多跨式斜拉桥示意图 二、拉索的布置，拉索的布置分为空间上的布置与索面内的布置。 （1）拉索索面在空间可布置成单索面和双索面，而双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面。 单索面斜拉桥（临海大桥）
竖直双索面斜拉桥 倾斜双索面斜拉桥 （2）拉索在索面内的布置形式主要有以下三种：辐射形、竖琴形及扇形。
辐射形：拉索与水平面的平均交角较大，拉索的垂直分力较大，故拉索的用量最省。由于在拉索的水平分力在塔顶基本平衡，故索塔的弯矩较小，索塔高度也较小，但由于拉索都固定在塔顶，所以塔顶的结构复杂，集中应力现象突出，给施工和养护带来困难。 竖琴形：所有拉索的倾角完全相同，且拉索与索塔的锚固点分散布置，使拉索与索塔、拉索与主梁的连接构造简单，易于处理。竖琴形布置拉索加强了索塔的顺桥向刚度，对减少索塔的弯矩和提高索塔的稳定性都有利。但是其拉索的倾角与水平方向的交角较小故所需的拉索数量大，布置密集，一般都用于中小跨径的斜拉桥中。 扇形：扇形兼有辐射形和竖琴形索的特点，又可灵活布置，与索塔的各种构造形式相配合。扇形是采用最多的一种索型。 三、索塔与主梁的布置 （1）索塔的布置主要在于高度的确定，矮塔斜拉桥为桥塔高度与主跨长度的比值在1/8~1/13之间的斜拉桥。一般斜拉桥，双塔三跨式的比值在0.18~0.25之间，独塔双跨式的比值在0.3~0.45之间。