独塔混合梁斜拉桥摘要
独塔双边箱梁斜拉桥结构分析

独塔双边箱梁斜拉桥结构分析斜拉桥是现代桥梁工程非常常见的桥梁形式之一,由桥塔、主梁和斜拉索组成,其跨越能力强,外形美观大气,适用性强,在交通建设领域发挥着重要作用。
从桥跨布置上,独塔斜拉桥的跨径相当于双塔斜拉桥的一半,根据桥塔两侧的桥跨布置可分为等跨桥和不等跨桥。
预应力混凝土斜拉桥主梁根据截面形式分为闭口截面形式和开口截面。
闭口截面形式主要为箱形截面,开口截面形式主要有T形、n形、槽形等肋板截面。
以实际工程为例,通过Midas Civil有限元软件建模计算,分析独塔双边箱梁斜拉桥的静力计算结果和动力性能等。
根据现行产品行业标准《YS/T 44-2011 高纯锡》[2]及其生产工艺[3]还有适用领域等,可以看出,主要有Zn、Sb、Bi、As、Pb、Au、Co、In、Ag、Fe、Cu、Mg、Ni、Al、Ca共15个杂质元素对高纯锡品级的影响较大。
1 工程概况主桥主跨采用2×120m=240m独塔PC 梁对称斜拉桥方案,平行双索面,全桥结构体系采用塔梁墩固结体系。
主桥桥面为双向六车道,并设有人行道,横桥向斜拉索布置间距为28.5 m。
主桥主梁采用PC 梁,顺桥向锚固标准索距为6m;斜拉索按扇形布置,索塔索面由17 对高强度平行钢丝拉索组成,共2×17对斜拉索。
图1 主桥立面布置图主梁标准梁段采用预应力混凝土双边箱断面结构,主梁中心梁高2.8m,全宽34.8m,箱梁宽7.45m,顶板厚0.3m,直腹板厚0.4m,斜腹板厚0.35m,底板厚0.35m。
拉索锚梁宽1.8m,箱梁悬挑2.35m。
0#块主梁中心梁高2.8~3.6m,直腹板厚0.4~0.6m,箱梁挑臂在距离主梁中心线6.52m 处中断,与桥塔回转挑臂对齐,设置2cm 的伸缩缝,桥塔回转挑臂2.8m。
索塔采用H 形钢筋混凝土结构。
塔底高程+4.36m,塔顶高程+90.075m,主塔自承台顶以上塔高91.715m,主梁路冠顶面以上高75.0m。
斜拉桥-独塔单索面非对称斜拉桥研究资料

1 绪论1.1 课题研究背景斜拉桥是一种由塔、梁、索3 种基本构件组成的高次超静定组合桥梁结构体系[1]。
斜拉桥的桥面体系是以主梁受压或受弯为主,而其支承体系是以拉索受拉和索塔受压为主。
斜拉索由桥塔上部引出并多点弹性支承于桥跨,这样的结构形式使斜拉桥的主梁受力类似于连续梁,从而大大降低了主梁截面弯矩,有效地提高了主梁的跨越能力。
从斜拉桥的结构形式和主梁、索塔、斜拉索三大构件的受力特征看,斜拉桥具有形式多样、造型美观,主梁高度不高、优良的跨越能力等特点;斜拉桥的设计结构特点包括计算机结构分析和计算、高次超静定结构、应用有限单元法;与其它桥型相比,斜拉桥的特性包括:斜拉桥是跨径250m~600m 的最合适桥型,而斜拉跨径600m~1000m 时,斜拉桥是仅次于悬索桥的合适桥型[2]。
由于斜拉桥的种种优点,斜拉桥已广泛应用于现代城市桥梁和大跨度桥梁的建设当中。
然而,在斜拉桥的运营过程中,由于频繁承载甚至承受超载,加上长期的自然侵袭以及人为事故造成的损坏,斜拉桥会产生各种病害。
随着服役年限的增长,桥梁发生病害的部位会越来越多,损坏程度也会越来越严重另一方面,在结构上来说,斜拉桥属于柔性结构,在风力、地震力其他自然及人为的动力影响时容易发生振动,这些振动对于斜拉桥的受力来说是不利的。
斜拉索是斜拉桥的核心组成部分,现用的斜拉索绝大多数为钢制斜拉索,但钢斜拉索存在很多问题,如振颤、防腐、锚固点的应力疲劳等。
其中斜拉索及其锚具的防腐问题尤为显著,由于斜拉索锈蚀而导致斜拉桥被迫换索已经占到了相当高的比例[4]。
对于已建斜拉桥,在其营运过程中某些构件损坏尤其是斜拉索损伤会导致桥梁极限承载能力的降低甚至导致突然坠毁事故,这些问题给人们生活和社会稳定带来极大的安全隐患。
因此,对既有营运斜拉桥病害检测及加固研究工作显得尤为必要。
1.2 国内外研究现状1.2.1 斜拉桥病害检测研究现状早在20 世纪50年代开始,人们就开始着手研究桥梁损伤问题,进入70 年代之后,桥梁检测工作已经被运用于桥梁工程,用来评定桥梁的成桥质量。
独塔单索面钢箱梁斜拉桥

独塔单索面钢箱梁斜拉桥摘要:本文结合深港西部通道工程深圳湾大桥通航孔桥的工程实践,介绍一种大跨斜拉桥主塔动态施工的条件下,索道管测量放样数据计算的理论和方法,该方法对深圳湾大桥的索道管施工测量具有实际的指导价值,对其他的类似桥型也有一定的参照意义。
关键词:斜拉桥独斜塔索道管放样数据0 引言斜拉桥的上部构造主要地由索塔、斜拉索和主梁组成。
在斜拉桥的施工监控中,斜拉索的应力和主梁的线形是其重要的内容,而斜拉索的线形主要由塔上索道管和梁上索道管的空间位置决定的,因此索道管是将斜拉索两端分别锚固在索塔和主梁上的重要构件。
为了防止斜拉索与索道管口发生摩擦而影响工程质量,同时防止索道管锚固点偏心产生的附加弯矩超过设计允许值而影响工程安全,对索道管顶口和底口中心的三维空间坐标的测量放样,提出了高达±5mm的精度要求,所以说在大型斜拉桥的施工中,索道管测量放样数据的计算和定位,是一项精度要求很高、工作难度最大、对成桥质量影响显著的测量工作。
1 通航孔桥概况西部通道深圳湾公路大桥,位于深圳市西南侧,西北岸为深圳市南山区的蛇口工业区,东北部为深圳市新兴发展区和文化旅游区,东南部为香港新界的元朗和屯门地区,是跨越深圳湾海域的特大型桥梁。
通航孔桥采用墩、塔、梁固结,变截面独斜塔单索面钢箱梁斜拉桥,主跨跨径为180m,跨径组合为180m+90m+75m,全长345m。
主梁采用栓焊式流线形钢箱梁,梁高4.12m,标准节段长12m,全宽38.6m,总节数31节。
桥面以上索塔高115.874m,索塔呈中心线仰角80°倾斜状,深圳侧及香港侧塔柱倾斜仰角不同,其中深圳侧仰角为78.7°,香港侧仰角为81.3°,为变截面独斜塔。
2 通航孔桥主塔索道管的设计参数和测量定位方法塔上索道管的设计参数是相对于桥轴线坐标原点(主2#墩高程为0的平面中心点)为坐标原点,顺桥向(指向香港方向)为X轴,横桥向(指向外海方向)为Y轴,指向高度方向为Z轴的通航孔桥的局部坐标系而言的。
独塔斜拉桥施工与地震计算的开题报告

独塔斜拉桥施工与地震计算的开题报告
一、选题背景及研究意义
独塔斜拉桥是一种将桥塔与桥面采取斜拉索进行连接的桥梁,具有结构简单、经济实用、美观等优点,在工程实践中得到广泛应用。
然而,由于其特殊结构形式,施工难度大、施工工期长,且受地震等自然因素的影响较大,因此在设计与施工过程中需要对其进行较为深入的研究与分析。
本文将针对独塔斜拉桥施工过程及地震情况进行探究,旨在为其设计、施工提供一定的参考与指导,对于提高工程质量、保障施工安全均具有重要的研究意义。
二、研究内容
1. 独塔斜拉桥施工过程中应关注的问题及解决方法
2. 独塔斜拉桥的地震活动分析及特性分析
3. 根据地震活动对独塔斜拉桥的影响,对其进行损伤及可靠性评估
三、研究方法
1. 结合实际工程案例,对独塔斜拉桥的施工过程进行分析,归纳其可能存在的问题及解决方法,借鉴其他同类工程的先进经验,提出相应的设计建议。
2. 运用有限元方法等相关技术,对独塔斜拉桥的地震反应进行计算分析,进而得到其受力及变形情况,根据这些情况对独塔斜拉桥的抗震设计进行优化。
3. 按照规范要求,运用可靠性理论,通过概率统计的方法,进行独塔斜拉桥的可靠性分析,通过此方法能够较准确地反映工程的整体质量状况,为实际工程中的设计及施工提供指导。
四、研究进度
现阶段已完成对于独塔斜拉桥施工及地震分析相关文献的查阅和分析,并将进一步进行计算分析及实际工程案例的研究分析,力求提出较为全面、科学、实用的研究结论。
独塔斜拉桥纵向结构体系分析

根据 公 路桥 梁抗震设计细则 【 。 ’ 第 5 . 2条 确定 反应谱
下面 比较 四种体 系的梁 端纵 向最大位移 、塔梁 相对 位移 和塔顶位移 ,具体结果见表 1 。 表 1 四种体系位移 比较 ( 单位 :c m )
取值 。本桥抗震设防类别按 A类考 虑。根据相 关地质勘察 报
力作 用。塔 底纵向剪力、弯矩和承 台底纵向剪力、弯矩具体
见表 2。
对前述 4种 不同的纵 向体 系进行模态分析计 算,得 出 4
种体系 的前 1 0 阶振型的周期、频率及振型特点 。全漂浮体
表 2 四种体系内力 比较
系和纵 向弹性 约束 体系的第一阶振型都 为纵 漂 ,而塔梁全 固 结体系和纵 向固定约束的第一阶振型为主塔 向东横 向侧弯 , 即全漂浮体 系和纵向弹性约束体系 的第二 阶振型 。全漂浮体 系第一阶振型 的周期在 四种体系 中最长 ,为 3 . 8 9 s ,因为全 漂浮体 系纵 向塔梁 分离 ,纵 向约束 刚度小 ,柔性 大 ,所以导 致周期最 长。纵向弹性约束体系是介于全漂 浮体 系和纵 向固 定约束体 系之 间的一种体系 ,这主要取决于 其纵 向连 接弹簧 由上表可见全漂浮体系 , 周期较长 , 主梁和主塔 的惯性力
好 。但这两个 方面往往 是相互矛盾 的,要使得 内力 反应 小 , 往往要付 出较 大位移 的代价 ,反之也亦 然I 1 l 。体系 刚度小 、
柔度大就会导致体 系位移偏大 ,结构 的 自振周期大 ,而加速
度较小 ,所受的惯性力较小 ,体系的 内力就较小 。
图 3 芜 湖 临江 桥 整 体 有 限元 模 型
主塔与主梁 的耦合 反应较全漂浮、纵 向弹性 约束 体系大 。塔 梁全 固结体系 由于塔 、梁六个 自由度主从约束住 ,塔 与梁 的 耦合反应较纵 向固定约束体系更大 ,且 由于主塔 刚度较大使
石河子独塔斜拉桥设计及施工要点

塔 柱横桥 向宽 3 塔身 四角设 置 突出 的半 径 为 ~5m,
2 m 的圆角 。塔 柱 采 用 空 心 矩 形 截 面 , 桥 向 塔 0c 顺
壁 厚 1 1m, 桥 向塔 壁 厚 0 8m。塔 壁 预埋 斜拉 . 横 .
层 由第 四系全新 统 ( 1 1冲 、 积成 因的低 液 Q4a +p) 洪
综 合 考虑 刚 构 体系 在 结构 稳定 性 、 工 便 利性 施 ( 需设 置临 时 固结 , 体 系转 换 ) 受 力 明确 等方 无 无 及 面的优 势 , 抗震计 算 可满 足要求 的前提 下 , 终选 在 最
用 刚构体 系 。
2 2 桥 塔 设 计 .
原上 , 整体 地势 较平 缓 , 路 路 基 高度 4 5m。桥 铁 ~
墙) 6m( 车道 ) . 防撞 墙 ) . 锚 +1 行 +0 5m( +I 5m(
索 区) om。 =2
对 于飘 浮体 系独塔斜 拉 桥 , 地震作 用下 , 在 主梁 与塔 顶 的位移 较 大 , 塔底 剪力 较小 而弯矩 较大 ; 对于 刚构 体 系 , 梁 、 位移 很小 , 则 塔 塔底 剪力较 大而 弯矩较 小 ;
塔 柱 和下 塔 柱 , 塔 柱 高 4 . 6 m, 塔 柱 高 1 . 上 3 9 下 57
m。塔柱顺 桥 向宽 4 5m, . 上塔 柱横 掩埋 , 在地表 形 成完全 填平 的起伏 坡 、 坎
地形 , 于较为 复杂 的杂填 土场地 。 属 ( )地层 条 件 。根 据 钻 探 揭 露 , 察 区原 始地 2 勘
桥 位所 在 区地震 烈 度较 高 , 因此桥 梁 的抗 震 性 能也是 结构体 系选 择 的 重要 参 考 因 素 。一般 而 言 .
大跨度混凝土独塔斜拉桥施工与质量控制探析

大跨度混凝土独塔斜拉桥施工与质量控制探析我国是混凝土斜拉桥建造最多的国家,如广东金马大桥,是世界级混凝土独塔斜拉桥中最大的。
可见我国大跨度混凝土斜拉桥的构建逐渐增多,但是对应问题也不少见。
由于其施工技术难度大,本文从大跨度混凝土独塔斜拉桥的结构出发,探究出现质量问题的原因,使用仿真模型建立的方法,保证建造斜拉桥的质量。
标签:斜拉桥;混凝土结构;施工方法;质量保证;控制方法新通扬运河特大桥北接江海高速,南联泰州港,设计公路等级为一级公路,路基全宽32m,设计车速为80km/h。
该桥分主桥和引桥两部分,主桥采用独塔单索面砼梁斜拉桥,孔跨布置为43m+117m+185m,全长345m。
边跨设有辅助墩。
主桥结构体系采用塔墩梁固结,在边墩、辅助墩墩顶处设纵向活动支座,单侧横向约束,在主塔处塔墩梁固结。
通常情况下,常见的斜拉桥主要有四种形式,主要是依据组成桥体的主梁、索塔以及斜拉索呈现不同的组合形式。
常见的斜拉桥种类根据使用建筑材料不同分为两类:一种是钢斜拉桥,使用钢制材料构建主梁;另一种是混凝土斜拉桥,使用预应力混凝土浇筑主梁。
由于造价较低,建造便捷,混凝土斜拉桥成为我国斜拉桥发展的鼻祖。
一、简述结构特点第一,塔柱内力、梁挠度同主梁的关系受到梁与塔弯曲刚度比值的影响。
此结够将桥墩代替桥下塔柱,可以有效的降低分布于主梁中间部位的轴向拉力。
较其他体系可更好的减少塔墩与主梁之间以及塔墩本身支撑处的负弯矩,但该体系容易加大主梁承受的挠度与负弯矩。
第二,具有独特显著的几何非线性特点。
在施工过程不同进展阶段柔度变化不等,易大范围的位移。
此结构尾索倾斜小因此承受较大的轴向力,导致几何刚度大量消弱弯曲刚度。
由于独塔斜拉桥跨径较大,因此其鲜明的几何性表现为倾斜角较小、多量的长索、存在斜拉索垂度效应。
第三,具有特殊性计算方法。
一般状态下,斜拉索受自身重力影响呈悬挂形态,因此建立计算震动方程式时必须要考虑计算垂度。
背索由于特殊的位置其锚固刚度更大,可以有效的减少主梁位移的距离,减小主跨量的正弯矩及竖向挠度,进一步加大整体斜拉桥刚度。
混凝土斜独塔斜拉桥的稳定分析

块, 以利拉 索 的锚 固及力 系传 递 。 主梁 采用纵 、 横、 竖三 向预应力 体 系。箱梁 纵 向 预应 力体 系采用 1 5 . 2 0高强 度低 松 弛 钢绞 线 ( 标 准强度 1 8 6 0 MP a ) 及 3 2高强精 轧 螺纹 钢筋 。箱 梁 桥 面板 横 向预 应力 体 系采 用 1 5 . 2 0高强 度 低 松
( 8 ) 通航净高 : 无通航要求 ; ( 9 ) 设计洪水频率 : 1 / 1 0 0 , 设计水位 1 2 . 5 m 。
1 . 3 主要材 料特征
( 1 ) 主梁
图 1 箱梁标准横断面图
Hale Waihona Puke 上部结 构采 用大悬 臂单箱 三 室梁 。梁高 3 . 0 m,
( 2 ) 主塔
第4 期
化到 0号段处 6 0 e m。腹板 共设 4道 , 内腹 板采 用直 立形式 , 厚度 为 3 5~7 0 e m。外腹 板 为 斜 置 , 厚 度 为
3 2 ~6 0c m。
1 . 1 主桥 设计 简介
福 清 跨 龙 江 独 塔 斜 拉 桥 位 于 福 清市 的 城关 组 团, 位于福 清 市城 区的 中轴 线 附近 , 是 福清市 城 区重
横梁。
1 . 2 设 计 标 准
横 梁 在纵 桥 向每对 拉索 锚 固位 置 布 置一 道 , 厚
度5 0 c m, 悬臂 板下对应 横梁 位置设 置劲板 , 厚 度
2 5 c m。为 了加 强 大 悬 臂 板 和 箱 内顶 板 的 横 向抗 弯 能力 , 在 每两道横 梁之 间设一 道顶板 横 向加 劲肋 , 并 外伸 至外挑 悬臂 板下 。斜 拉 索锚 固在主梁 中室 内的
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摘要混合梁斜拉桥是指斜拉桥的主梁沿梁的长度方向由两种不同材料组成,主跨的梁体为钢梁,边跨(或伸入主跨的一部分)的梁体为混凝土梁。
混合梁斜拉桥由于其主跨采用钢梁,所以具有跨越能力大的优点,而边跨采用混凝土梁从而起到了很好的锚固作用且兼有可降低建桥成本的特点。
斜拉桥与其它一般梁式桥在结构体系、材料受力性能等方面都有明显的差异,其抗风、抗震性能以及车振性能等均有其自身的特点。
桥梁结构的动力学特性主要包括桥跨结构的自振频率、振型、阻尼比以及在车辆、风、地震等动荷载作用下的动力响应等。
斜拉桥的动力特性分析是研究斜拉桥动力行为的基础,其自振特性决定其动力反应特性,分析斜拉桥自振特性意义重大。
近半个世纪以来,斜拉桥的设计理论、结构风动稳定试验和减振控制、计算机技术的应用、有限元分析和施工质量的控制、检测技术日趋成熟,与上述较成熟的理论相比,斜拉桥的动力特性分析方面较落后。
目前,斜拉桥正不断的向大跨度、轻型化方向发展,对其在动荷载(如车辆、风和地震等)作用下的动力响应研究更显得十分迫切。
桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。
对桥梁结构进行地震反应分析,必须从抗震动力学出发来思考问题、解决问题,而桥梁结构的地震反应分析必须以地震场地的运动为依据。
但是由于实际强震记录的不足,这个关键问题还未能很好的解决,因此仍然是结构抗震设计计算中最薄弱的环节。
斜拉桥动力学分析的方法大致可以分为两类,一类为传统的理论解析方法,对结构作一定的简化后作解析分析,最后得出解析公式。
另一类是有限元数值分析方法,利用电子计算机强大的计算功能采用有限单元法分析,该方法能够更为真实地模拟实际结构,分析结果精度高。
本桥采用有限元数值分析方法。
本文在现有研究的基础上,以广州东沙特大桥为背景,围绕独塔混合梁斜拉桥动力特性及地震响应的分析,展开进一步的研究。
混合梁斜拉桥由于其主梁沿梁的长度方向由两种不同材料组成,主跨的梁体为钢梁,边跨为混凝土梁。
因此混合梁斜拉桥的动力特性及抗震性能方面与混凝土斜拉桥及钢箱梁斜拉桥相比,有其相似处,但亦有其自身的特色。
本文在现有研究的基础上,以广州东沙特大桥作为计算背景,围绕混合梁斜拉桥动力特性及混合梁斜拉桥地震响应的计算分析,展开了以下几个方面的工作:1、以广州东沙特大桥为背景,运用大型通用软件ANSYS建立该桥的动力分析模型,对设置辅助墩和不设置辅助墩情况下的动力特性做比较分析。
2、建立考虑在不同的参数影响下对其自振频率的影响程度。
如斜拉索的稀密程度、索塔、钢混比等。
3、基于地震响应时程反应分析基本理论,对独塔混合梁斜拉桥分别在横向+竖向地震波、纵向+竖向地震波、三向地震波作用下的地震时程影响做出分析,并对比考虑辅助墩相互作用和不考虑辅助墩相互作用两种模型的地震时程影响本文以东沙大桥为例,利用ANSYS建立空间动力计算模型,分析了桥梁主要结构参数对其振动特性的影响,结果表明:对于独塔混合梁斜拉桥,边垮辅助墩可以大幅提高结构的整体刚度,而且斜拉索的稀密程度、索塔、钢混比对其自振频率均有不同程度影响。
独塔混合梁斜拉桥根据自身结构形式的不同,其动力特性也随之变化。
1,辅助墩的设置使得结构的整体刚度有较大的提高,改善了结构的动力性能; 除个别振型外(例如第六阶主塔侧弯耦合主跨主梁侧弯振型有无辅助墩其频率基本相同) ,有无辅助墩对整体振型的出现次序及对应频率影响较大。
有辅助墩情况下,边垮主梁没有振动现象,而没有辅助墩的情况下,边垮有振动现象,如模型B的3、5、7、9、10阶。
2,斜拉索的稀密程度对结构面外振动频率影响不明显,而面内振动频率影响稍大.这说明斜拉索布置的稀密程度对提高结构的横向刚度作用很小,而对全桥的竖向刚度作用很大。
密索还能大大增加塔和梁的耦合现象。
3,索塔刚度的加大对桥梁的面内频率提高不明显,对面外的频率的提高显著。
4,钢混比的减小会增大基础频率,但却明显的降低了其他振型的频率。
斜拉桥动力学特性的研究为桥梁的抗震设计、抗风设计以及车辆振动分析等方面的内容提供理论基础。
通过动力学分析能够更真实地揭示斜拉桥的桥跨结构在汽车车辆荷载作用下的受力与变形状况,并能够描述桥跨结构在地震作用和风荷载作用下的结构响应。
时程分析,建立了考虑辅助墩相互作用和不考虑辅助墩相互作用两种模型,比较并分析了在三组地震波作用下,两种模型的时程响应情况。
基于地震响应时程反应分析基本理论,对独塔混合梁斜拉桥分别在横向+竖向地震波、纵向+竖向地震波、三向地震波作用下的地震时程影响做出分析,并对比考虑辅助墩相互作用和不考虑辅助墩相互作用两种模型的地震时程影响,得出以下结论:1、比较三组地震波情况下的位移及受力情况,对于独塔混合梁斜拉桥塔梁墩固结体系,在地震波作用下,主要以竖向及纵向地震时程的影响为主,横向地震时程影响相对较小。
这是因为本桥的一阶基本振型是主跨主梁竖弯,所以此结论符合本桥的振型规律。
2、对比考虑辅助墩相互作用和不考虑辅助墩相互作用两种模型,考虑辅助墩相互作用时,本桥刚度明显增大,使得在三种地震类型激励下本桥的位移、轴力、剪力、弯矩峰值增量较不考虑辅助墩相互作用时有不同程度减小。
3、某些峰值大小与在何种类型地震激励影响下有密切关系,例如无横向地震波激励情况下的塔底面外弯矩峰值和塔顶横向位移峰值明显小于有横向地震波激励情况下的塔底面外弯矩峰值和塔顶横向位移峰值。
4、对三组地震波情况下,独塔混合梁斜拉桥关键截面处的应力进行了验算,经验算,部分关键截面处的应力已超出允许范围,因此,在地震活动比较活跃的地区应用此种桥型时应慎重考虑,且应做进一步的抗震分析。
本文以广州东沙特大桥为背景,借助有限元软件ANSYS,重点分析了独塔混合梁斜拉桥的动力特性、独塔混合梁斜拉桥的地震时程反应特性。
考虑了桥梁主要结构参数对其振动特性的影响。
并对有无辅助墩相互作用情况下的动力特性进行了对比分析;在地震时程反应特性中分别分析了三种地震波情况下,不考虑辅助墩相互作用和考虑辅助墩相互作用时对独塔混合梁斜拉桥地震反应的影响,并进行了横向比较。
根据本文的研究,结合前人研究的成果,得出以下结论:1、考虑辅助墩作用时独塔混合梁斜拉桥的基频比不考虑辅助墩时普遍偏大,这是因为边跨没有辅助墩的约束, 使得主梁竖弯刚度降低。
2、斜拉索布置的稀密程度对本桥的自振频率也有影响,密索可以降低基频即面内振动频率,稀索提高了面外振动频率。
但是这种变化非常的小。
索塔刚度的加大可以有效的提高独塔混合梁斜拉桥的自振频率。
钢混比的减小增大基础频率,但却明显的降低了其他振型的频率。
3、比较三组地震波情况下的位移及受力情况,对于独塔混合梁斜拉桥塔梁墩固结体系,在地震波作用下,主要以竖向及纵向地震时程的影响为主,横向地震时程影响相对较小。
这是因为本桥的一阶基本振型是主跨主梁竖弯,所以此结论符合本桥的振型规律。
4、对比考虑辅助墩相互作用和不考虑辅助墩相互作用两种模型,考虑辅助墩相互作用时,本桥刚度明显增大,使得在三种地震类型激励下本桥的位移、轴力、剪力、弯矩值较不考虑辅助墩相互作用时有不同程度减小。
5、某些峰值大小与在何种类型地震激励影响下有密切关系,例如无横向地震波激励情况下的塔底面外弯矩峰值和塔顶横向位移峰值明显小于有横向地震波激励情况下的塔底面外弯矩峰值和塔顶横向位移峰值。
6、对三组地震波情况下,独塔混合梁斜拉桥关键截面处的应力进行了验算,经验算,部分关键截面处的应力已超出允许范围,因此,在地震活动比较活跃的地区应用此种桥型时应慎重考虑,且应做进一步的抗震分析。
关键词:独塔混合梁斜拉桥;动力特性;有限元法;ANSYS;动力响应ABSTRACTThe girder of hybrid girder cable-stayed bridge is composed of two different materials along the length of beam direction. The material of the main span is steel , while the side bay (or part of the main span) is concrete. Hybrid girder cable-stayed bridge has the advantage of large capacity across because of it’s main span is steel, and the characteristics of playing the anchor role and reducing the cost of bridge construction because of the side span is concrete. Cable-stayed bridge have significant differences in the general structure of the system and mechanical properties of materials with the other beam bridge, which has its own characteristics about the wind, seismic performance, as well as vehicle vibration performance, and so on.The dynamics of the bridge structure includes a bridge structure of natural frequencies, mode shapes, damping ratio, and the dynamic response in vehicles, wind, earthquake and other dynamic loads . The dynamic characteristics of cable-stayed bridge is the foundation to study the dynamic behavior of cable-stayed bridge, determine the vibration characteristics of its dynamic response characteristics, vibration characteristics of cable-stayed bridge is significant. Nearly half a century, cable-stayed bridge design theory, structural stability tests and wind vibration control, computer technology, finite element analysis and construction quality control, detection technology has matured, and compared to the more mature theory , Dynamic analysis of cable-stayed bridge over backward. At present, the cable-stayed bridge span is constantly to light in the direction of development, its in the dynamic load (such as vehicles, wind and earthquakes) under the dynamic response of more particularly pressing.Seismic response analysis of bridge structures is a seismic dynamics problem. Regarding the structure of the bridge seismic response analysis, we must proceed from the earthquake dynamics to think, solve problems, and seismic response analysis of bridge structure to earthquake sites must be based on the movement. However, due to lack of actual earthquake records, the key issue is also not well resolved, so calculation of seismic design is still the weakest link.Bridge dynamic analysis methods can be divided into two categories, one for the traditional method of theoretical analysis, simplified the structure to be made after analysis of a certain conclusion that analytical formulas. The other is the finite element numerical analysis method, using powerful computing computer using the finite element method analysis, the method could be more true to simulate the actual structure, analysis and high precision. The bridge by finite element numerical analysis.Taking the Dongsha super major bridge in Guangzhou as an instance, this paper has a further research around the analysis of dynamic characteristic and Seismic Response of hybrid girder cable-stayed bridge with single pylon on the foundation of existing research.Hybrid girder cable-stayed bridge due to the length of the main beam along the beam direction by two different materials, a main span of the beam to beam, side spans of concrete beams. Therefore, the dynamic characteristics of hybrid girder cable-stayed bridge and seismic performance of concrete and steel box girder cable-stayed bridge in comparison with their similarities, but it have their own characteristics. In this paper, based on existing research to the calculation of Guangzhou bridge in the background, around the hybrid girder cable-stayed bridge dynamic characteristics and seismic response of mixed-beam calculation and analysis, carried out the following areas:1 Taking Guangzhou Dongsha bridge in the background, Use large-scale general-purpose software ANSYS dynamic analysis model to establish the bridge, on the set does not set the auxiliary supporting piers and pier in case of a comparative analysis of dynamic characteristics.2, Establishes under the influence of different parameters of the natural frequencies of its extent. the cable density level, tower, steel mixing ratio.3, Based on time history analysis of seismic response of the basic theory of single tower cable-stayed bridge beams were mixed in the horizontal + vertical seismic waves, vertical + vertical seismic waves, seismic waves under three-time history of seismic effects make analysis and comparison consider the auxiliary pier pier supporting the interaction and does not consider the interaction of the two models affect the earthquake processDongSha bridge in GuangZhou City is taken as an example to establish space dynamic calculaing models with ANSYS. and the influence of primary structural parameters to the self-vibration characteristics is analyzed through the application of the finite element analysis software. The results show that the arrangements of the auxiliary piers in the side spans can increase the structure rigidity greatly. And dilute the extent of cable stayed、tower、steel-concrete ratio have varying degrees of influence on self-vibration frequency.Hybrid single tower cable-stayed bridge girder structure according to their own different characteristics also change its momentum.1, Supporting piers set makes the whole structure has greatly improved rigidity and improved the dynamic properties; addition to individual modes of foreign (eg, the sixth-order main tower main span girder bending coupled lateral bending mode withor without auxiliary Piers the same frequency), with or without auxiliary pier on the overall appearance of the order of vibration mode and the corresponding frequency greater impact. With auxiliary pier case, the edge collapse is not the main beam vibration phenomenon, where no auxiliary pier, side collapse with vibration phenomena, such as the Model B, 3,5,7,9,10-order.2, Cable of thin dense level was not obvious to inside vibration frequency on the structure, and the vibration frequency of the larger plane. This shows that the cable arrangement of the thin dense level of lateral rigidity on the role of improving the structure of very small, while the full bridge vertical rigidity markedly. Cable can also greatly increase the density towers and beam coupling.3, Increase the stiffness of the bridge tower the inside frequency did not differ, across the outside of the frequency increased significantly.4, Reduce the steel-concrete ratio increase the basis of frequency, but significantly reduced the frequency of other modes.The study of cable-stayed bridge dynamic property provides fundamental theory for aseismatic design, wind resistance and analysis of vehicle vibration. Through the analysis of dynamic, it can reveal more truly the structure stresses and deflection under the effect of vehicles. Then it can figure the responses of bridge structure when earthquake and wind loads affected.The time-history analysis applied to the hybrid girder cable-stayed bridge, establish two kinds of model, which one consider the the auxiliary piers interaction and another not, compare and analyze the situation of the time analysis of them under three groups of seismic waves.Based on seismic response analysis of the basic theory ,single tower cable-stayed bridge beams were mixed in the horizontal + vertical seismic waves, vertical + vertical seismic waves, seismic waves under three-time history of seismic effects make analysis and comparison to consider supporting Tun Tun interaction and does not consider supporting the interaction of the two models affect the earthquake process, the following conclusions:1, Compared three groups of seismic waves in case of displacement and force conditions, the single tower cable-stayed bridge tower Piers hybrid beam consolidation system, the seismic waves, mainly in the vertical and longitudinal range of the main earthquake, horizontal earthquake process was relatively small. This is because the bridge of the first order fundamental mode shape is a main span girder vertical bending, so this conclusion is consistent with the law of the bridge mode.2, Compared to consider supporting piers supporting the interaction and does not consider the interaction of two model pier, consider the interaction between auxiliarypier, the bridge stiffness significantly increased, making the three types of excitation of the bridge seismic displacement, axial force, shear force, peak moment to consider supporting pier increment less interaction reduced to varying degrees.3, Some of the peak size and what type of influence of earthquake excitation is closely related to, for example, no case of transverse earthquake waves tower and the tower bottom bending moment peak lateral displacement of the peak is smaller than a transverse earthquake waves tower case bottom and top of the tower outside the peak moment of peak lateral displacement.4,Three sets of seismic waves on the circumstances, the key single tower cable-stayed section of mixed beam was checking the stress, experience counted, some of the key section of the stress is beyond the allowable range, therefore, more active in the areas of seismic activity apply should carefully consider the bridge is, and should do further seismic analysis.In this paper, Guangzhou bridge in the background, using finite element software ANSYS, focused analysis of the single tower cable-stayed bridge in the dynamic characteristics of hybrid girder, single girder cable-stayed bridge tower mixed-time history characteristics of the earthquake. Considered the main structural parameters of the bridge vibration characteristics. And the interaction with or without supporting piers under the dynamic characteristics were analyzed; the earthquake response characteristics of the process were analyzed under three different seismic waves, do not take into account the interaction and to consider supporting piers supporting the interaction between pairs of single tower pier hybrid girder bridge seismic response, and had horizontal comparison. According to this study, combined with the results of previous studies, the following conclusions:1, Consider the role of supporting piers single tower cable-stayed bridge of the fundamental frequency of composite beam than not generally too large when considering supporting piers, because there is no supporting pier side cross-bound, so the main girder vertical bending stiffness decreased.2, Cable layout level sparse density of the natural frequency of the bridge also have an impact, secret cable that can reduce the baseband frequency plane, thin Suoti plane high frequency. But this change is very small. Tower stiffness increase can effectively improve the single tower cable-stayed bridge mixed beam natural frequency. Steel and larger than the decrease of the fundamental frequency, but significantly reduced the frequency of other modes.3, Compared three groups of seismic waves in case of displacement and force conditions for the single tower cable-stayed bridge tower Piers hybrid beam consolidation system, the seismic waves, mainly in the vertical and longitudinal rangeof the main earthquake, horizontal earthquake process was relatively small. This is because the bridge of the first order fundamental mode shape is a main span girder vertical bending, so this conclusion is consistent with the laws of the bridge mode.4, Compared to the interaction and consider the auxiliary pier pier interaction does not consider supporting the two models, consider the auxiliary pier interaction, significantly increased the stiffness of the bridge, making the three types of excitation of the bridge seismic displacement, axial force, shear bending moment than the value does not consider the interaction between auxiliary pier reduced to varying degrees.5, Some of the peak size and what type of influence of earthquake excitation is closely related to, for example, no case of transverse earthquake waves tower and the tower bottom bending moment peak lateral displacement of the peak is smaller than a transverse earthquake waves tower case bottom and top of the tower outside the peak moment of peak lateral displacement.6, Three sets of seismic waves on the circumstances, the single tower cable-stayed bridge key sections mixed beam was checking the stress, experience counted, some of the key section of the stress is beyond the allowable range, therefore, more active in the areas of seismic activity apply kind of bridge should be carefully considered and should further seismic analysis.Key Words:hybrid girder cable-stayed bridge with single tower;dynamic characteristics;finite element method;ANSYS ;dynamic respons。