单索面公轨双层斜拉桥传力机理及稳定性分析_徐龙_陈晓英
独塔双索面斜拉桥动力特性分析
3 动力特性比较
（3） 左主洞施工：主洞开挖台阶法，先开挖上半断 面，初喷混凝土、支立钢架、安装系统锚杆、挂网、喷混 凝土。再开挖下半断面，支立仰拱钢架、挂网、喷混凝土。 3.5 Ⅲ级围岩段施工
（1） 中导洞开挖：中导洞全断面光面爆破，非电毫 秒雷管起爆系统爆破。爆破后及时喷混凝土至设计厚 度。局部围岩失稳采用 Φ22mm 药卷锚杆，长度 2.0m， 环向间距 100cm，纵向间距 100cm，梅花型布置，挂 Φ8mm 钢筋网片，锚喷支护。
（2） 左主洞开挖：主洞开挖台阶法，围岩一侧光面 爆破、中导一侧松动爆破，非电毫秒雷管起爆系统爆 破。爆破后及时初喷混凝土 4cm 封闭，钢筋格栅纵向间 距 100cm，纵向采用 Φ22mm 钢筋联结，联结筋环向间
距 100cm，钢筋与钢架焊接牢固。 系统锚杆为 Φ22mm 组合注浆锚，长度 3.0m，纵、
环向间距 100cm，梅花型布置，锚杆尾端与钢架焊接牢 固。主洞钢筋网采用 Φ8mm 钢筋制作，网格间距 25cm× 25cm。钢架、系统锚杆、网片安装完成后，覆喷混凝土 至设计厚度。
4 右洞开挖
右洞开挖是在左主洞初期支护仰拱完成后进行，并 且根据左洞现场监控量测数据决定，收敛和拱顶下沉控 制在 5mm 以内，如果发生突变，立刻停止右洞开挖。 右洞开挖支护方法同左洞，开挖第一步需滞后左洞仰拱 初期支护 30m。
图 1 营口民生路大桥总体布置图
该桥模型采用空间有限元程序建立，计算模型的模 拟着重于结构的刚度、质量和边界条件，而且应当尽可 能地与实际结构相符。结构的刚度的模拟主要是指杆件 的轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度、扭转刚度等；结构 质量的模拟主要是杆件的平动质量和转动惯量的模拟； 边界条件的模拟主要包括支座的形式、基础的形式等。
斜拉桥整体介绍及实例分析(90页)
1.2.2 索塔布置
横向布置形式
从横桥向，索塔的布置方式主 要有柱型(单或双)、门型或H型、 A型、倒Y型及菱型等，如图 19．5所示。柱型塔构造简单， 但承受横向水平力的能力低。较 单柱型而言，门型塔抵抗横向水 平荷载的能力较强。A型和倒Y 型主塔具有较大的横向刚度，但 其构造及受力复杂，施工难度较 大。
单索面类型兼具美学与结构的优势，但拉索不起抗扭的作用，主梁 要采用抗扭刚度较大的截面。这种体系不适合太宽的桥
平行双索面类型对主梁截面抗扭有利，主梁可采用较小抗扭刚度的 截面并且具有较好的抗风稳定性，
斜向双索面对桥面梁体抵抗风力扭振十分有利，尤其适合于特大跨 径的桥梁，倾斜的双索面应采用倒Y型、A型或双子型索塔。若跨径 过小，考虑视野问题，不宜采用。
1.2.2 索塔布置
普通索
拉索锚点处荷载P作用下， 主梁 下挠量：
Pb
EAsin2
பைடு நூலகம்
cos
Pb3 3EI
tan
sin2 cos 值最大，拉索的支承刚度最大， α 为55°最大；tanα越小，塔的
支承刚度越大。
1.2.2 索塔布置
端锚索
中跨布载时，水平力F作用下，塔顶水平位移为：
F H
EAsin cos2
α为35°时，Δ最小，端锚索提供的支承刚度最大
综合考虑索和塔的共同影响，对于 每座斜拉桥存在一个最佳高度H， 使得索和塔对主梁的支承刚度达到 最大。
1.2.3拉索布置
1、索面布置
索面布置主要有单索面、平行双索面、空间斜向双索面等类型，如图 19．6所示。
1.2.3拉索布置
密索布置
第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面。
单索面宽幅矮塔斜拉桥拉索作用下主梁剪力滞效应分析
塔 斜 拉 桥 ， 梁 宽 度 达 到 ３ ． Ｉ考 虑 到 索 力 在 主 ８ ３Ｉ， Ｔ
主梁 中传递 的滞后性 和减轻宽 幅主梁施 工时剪力 滞效应 ， 该主梁 两侧 设 ５ １ 宽 后 浇段 ， 梁后 ． ５ｍ 箱 浇段滞后 ５个梁段 （ ２ 浇筑 ． 了明确 地 了 共 Ｏｍ） 为
收稿 ！ 期 ：Ｏ Ｏ Ｏ — ８ Ｅ ｌ ２ ｌ — ７２
方 案 ， 径 布 置 为 １ ８Ｉ＋ ３ ２ ０ｍ＋ １８ｍ ， 跨 ２ Ｉ × １ Ｔ ２ 桥 塔 高 ３ ． Ｉ主 梁 采 用 变 高 度 斜 腹 板 单 箱 三 室 宽 ０ ５Ｉ． Ｔ
桥 面中 的传递 角度也发 生变化 ． 文献Ｅ ］ 究分 析 ４研 不 同横 梁 间距 组合梁在 轴 向力作 用下桥 面混凝 土
解 索 力 在 主 梁 中 的 传 递 规 律 和 剪 力 滞 效 应 ， 文 本
以 西 江 特 大 桥 为 研 究 背 景 ， 此 进 行 了研 究 ． 对
进一步增 大 ， 宽跨 比和宽 高 比随之增 大 ， 剪力滞 效 应更 加明显 ｌ． ３ 在主梁拉 索锚 固部 位 ， ］ 是将 拉索 的
应 力 混 凝 土 斜 拉 桥 在 轴 向 力 作 用 下 混 凝 土 板 中 应
力 分布及传 递角度 ， 建议传 递角度 为 ２ ． 。 箱 梁 中 传 递 的 研
究 ， 在 建 的 西 江 特 大 桥 是 世 界 上 主 梁 最 宽 的 矮 而
中 图 法分 类 号 ： ４ ． ７ Ｕ４ ８ ２ Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ６ ０ ０ ＯＩ １ ． ９ ３ ｉｉｓ ． ０ ６ ２ ２ ． Ｏ ０ ０ ． ０
矮 塔 斜 拉 桥 起 源 于 日本 ， 有 塔 矮 、 刚 、 兼 梁 索 集 中 及 外 形 美 观 等 特 点 ＿ ， 年 来 在 国 内 外 城 市 １近 桥 梁 中 得 到迅 速 的 发 展 ． 这 种 结 构 来 说 ， 拉 索 对 斜
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
船撞作用下大跨度公铁两用斜拉桥行车安全性评估
船撞作用下大跨度公铁两用斜拉桥行车安全性评估肖祥，余俊伟(武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063)摘要:船舶撞击作用下桥上列车运行安全性分析是桥梁工程领域关注的热点问题之一。
在船舶撞击荷载作用下，大跨度铁路斜拉桥常会产生强烈的振动并导致其轨道结构的损伤，并危及桥上列车的运行安全性。
目前针对公铁两用大跨度铁路斜拉桥 船舶撞击荷载作用下桥上列车行车安全性的相关研究鲜少。
因此,本文以白居寺长江大桥为工程背景，分析了船撞桥梁动力响 应及桥上列车运行安全性指标，研究了船撞荷载对大跨度斜拉桥列车走行安全性的影响。
结果表明:船舶撞击会引起桥梁结构 产生较大的横向振动，导致桥上梁轨相互作用加剧;船舶撞击会导致车体横向振动加剧，影响列车运行的平稳性;船舶撞击对桥上列车运行安全性指标影响明显。
关键词:大跨度斜拉桥;船舶撞击荷载;车桥耦合;行车安全性;平稳性中图分类号:U448. 27;U491. 1 文献标志码：A 文章编号：1673-5781(2021)04-0710-040引 言近年来,随着江河远洋运输的快速发展,船舶撞击桥梁的事故时有发生。
此类事故会引起桥梁强烈的振动，并危及桥上 列车的安全运行甚至桥梁坍塌,给社会经济造成了不可挽回的 损失。
因此,船撞作用下大跨度公铁两用斜拉桥行车安全性问 题逐渐引起了工程领域的关注。
船桥碰撞是短时间内发生的复杂动力反应问题。
近几十年船撞桥研究被给予了较大的关注，研究内容日趋完善。
与此 同时，船桥碰撞导致的桥梁振动问题也引起了工程领域的重视,如碰撞导致的梁轨动力相互作用。
然而，船桥碰撞导致的 桥上列车行车安全性问题的研究鲜少。
桥上列车走行性问题一直铁路工程领域的研究热点，涌现出了大批有价值的研究成果。
近几年，余志武等通过建立车- 桥耦合随机模型研究了桥梁结构的动力性能，得出了一些可用于评价桥梁动力性能的科学指标。
目前为止，相关研究主要针对轨道不平顺、地震和风荷载作用下车桥动力相互作用，对于 船撞作用下列车行车安全性的研究尚未系统地开展。
大跨度结合梁斜拉桥抗风稳定分析
［ （ ６ ．） ／， — ｂ ］６ １ — ５ ｘ—７ ， ｂ ＋ ０ ｏ ￣／
（） ３
式中： 田为截 面形状系数 ； 为扭转基频 ； 为
竖 向 弯 曲 基 频 ； 为 桥 宽 的 一 半 ；＝、 ， ； ６ ｒ ／／ ｍ
＝ ／ｐ ｚ ， ｍ￣ ｂ； 分别为单位长度梁的质量与惯性矩。 ｍ、
桥 址 位 于 甘 肃 省 兰 州 市 西 固区 新 城 镇 ，线路
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ７ ２ １— ３ ２
作者简介 ： 李林（９ ０ ） 男 ， １７ 一 ， 甘肃 兰州人 ， 高级 工程 师， 事桥 从 梁设 计工作 。
面； 钢横 梁采 用 ２２ ０ｍ ８ ｍ×７０ｍ × ０ ２ ） ｍ× ０ ｍ ２ （８ ｍ １ ｍ工 字型截 面 。斜拉 索 采用 直径 ７ｍ ６ｍ ｍ镀 锌 低 松 弛 平 行 钢 丝 束 ， 大 索 长 １９２ １ｍ， 索 与 水 最 ８ ．０ 边 平 面最 小 夹 角 为 ２ ． １ 。 ２９ 。 ７
簧＝ｒ Ｂｅ ｆ ｏ
（ ２ ）
式中 ： 为全桥宽 ｉ 为基本扭转频率 ； ＝ ．・ 野 ５ ２ 、 ／ ，称为西欧多森数的倒数 ； 为单位长度 桥梁与空气密度 比； ６ ｒ 为惯性半径 比。 ／ 当桥梁发生弯扭耦合颤振时 ，其临界风速常
用克 罗 伯公 式计 算 ：
以 ＝
５ ０ｍｍ×１ ０ ｍ×５ （ ０ ｍ ０ ０ｍ ０ ０ ８ ） ｍ×２ ８ｍｍ工字 型截
式 中： Ｋ为 综 合 安 全 系 数 ， １ ； 考 虑 风 速 取 ． 为 ２ 脉 动影 响 和水 平 相关 特性 的系 数 。根 据计 算 结 果 ， 主 梁 成 桥 状 态 颤 振 检 验 风 速 ［ ＝ ０ｍｓ 主 梁 施 Ｖ， ４ ／， ］ 工 状态 颤 振检 验 风速 ［＇＝ ．４Ｖｒ ３ ． ｍｓ Ｖｃ Ｏ８ ［ ＝ ３６ ／。 ｒ ］ ］ ２２ 颤 振 临界 风 速 ． Ｈ ｒ ｇ 建 议 的桥 跨 结 构 颤 振 临 界 风 速 实 用 ｅｚ 所 ｏ 公 式 如下 ：
动载作用下的大跨度双层斜拉桥组合梁桥面响应分析
Ａｌ ｒｔ ｍ ｏ ｒ ｌｅ ｏ ｇｏ ｉｈ ｆ ｒ ｐａ ａ ｌ ｌｃ ｍｐｕｔｎｇ Ｔｈｒ ｕｇ ｔ ｉ ｕ ａ ｉ ｎｅ ｉ ． ｏ ｈ ｈｅ ｓｍ ｌ ｔｏｎ ｏｆ ｏ ｗａ ｎ ｗｏ ｗａ ｃ ｎｄ ｔｏｎｓ ｈｅ ｋｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｙ ｏ ｉｉ ，ｔ ｙ
第３ ２卷 第 ２期
２１ ０ ０年 Ｏ 月 ４
木 建 ｕ ｌ＆ Ｅｎ ｒ ｎ ｎ ａ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＣｉｉ，Ａｒｈ ｔｃ 筑 ａ 环 境 ｉｏ 程 ｔ ｌ ｇｎ ｅ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｖｌ 土 ｃ ｉｅ ｔ ｒ与 ｏ ｖ 工 ｍｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖ １３ Ｏ ２ Ｏ．２Ｎ ．
型 ， 型考虑 了几何和 材料 的非 线性 ， 元 与节点数超 过 百万 。采 用接 触均 衡 的并行 计 算方 法在 上 模 单 海超级 计算 机 曙光 ４ ０ Ａ 上进 行 求解 ， ００ 解决 了模 型较 大带 来的 计 算 困难 。通过 对 车 辆单 向运 行 及
双 向汇车运 行 两种 工 况的仿真 ， 析 了斜 拉桥 组 合 粱桥 面关键 部 位桁 架节 点 受力状 态 ， 出 了主 、 分 得 边跨 中桥 面节段 的动 力响应特 性 。 关 键词 ： 双层 斜拉桥 ； 车桥 耦合 振动 ； 并行 计算 ； 动载 响应 ； 中图分 类号 ： Ｕ３ １ ３ Ｔ １ ． 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ４４ ６ （ ０ ０ ０ —０ ２０ １ ７ —７ ４ ２ １ ） ２０ ８ —５
Ｄ Ｕ ｎ ｇ ａ ｇ ，Ｊ Ｎ ａｎ ｌ ｎ ， ＣＨＥ Ｘｉ ｎ － ｏ ｇ Ｘｉ－ ｕ ｎ Ｉ Ｘｉ —ｏ ｇ Ｎ ａ ｇ ｄ ｎ
（ ｃ ｏｌｏｆＭ ｅ ｈａ ｃ ｌＥｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｓ ａ ｇ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｉ ｅ ｓｔ Ｓ ｈｏ ｃ ｎｉａ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ Ｊ ｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ２ ０ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ４ ，Ｐ Ｒ． ｉａ ２ ． Ｃｈ ｎ ）
某独塔单索面斜拉桥的模态变化及索力预测研究
某独塔单索面斜拉桥的模态变化及索力预测研究陈宏杰;王海龙;唐斯聪;王赟鑫【摘要】为研究索力损失对独塔单索面斜拉桥抗力能力的影响，以及索力损失的大小，以张家口商务大桥为原型，建立独塔单索面斜拉桥有限元模型，分析了不同索在不同索力损失情况下桥梁的刚度变化情况和桥梁整体的抗力性能，并在ELMAN基础上建立了两阶段预测网络。
研究结果表明：索力损失率对某些模态影响较大；两阶段预测网络预测索力损失效果良好。
进而为评估桥梁整体抗力能力提供一种新思路。
%In order to study the influence of cable prestressing loss on resisting power of single-cable-plane cable-stayed bridge of single tower.Based on the Zhangjiakou Business Bridge,the finite ele-ment model of single-cable-plane cable-stayed bridge of single tower is established.The mode vari-ation and the resistance performance of the whole bridge under the different cable and in different loss rate are analyzed.Meanwhile,two-stage forecast is established based on the ELMAN net-work.The result shows that the influence of the loss rate of cable force on some modes cannot be ignored,and it has a good effect to predict the cable prestressing loss by using two-stage forecas-ting network,which provides a new way to evaluate bridge resistance ability.【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2016(034)003【总页数】7页(P25-31)【关键词】索力损失;换锁;斜拉桥;模态;数值分析;预测【作者】陈宏杰;王海龙;唐斯聪;王赟鑫【作者单位】河北建筑工程学院，河北张家口 07500;河北建筑工程学院，河北张家口 07500;河北建筑工程学院，河北张家口 07500;河北建筑工程学院，河北张家口 07500【正文语种】中文【中图分类】U41斜拉桥作为索型结构，是典型柔性的结构，也是高次超静定结构，分析和设计难度都比较高.同时随着桥梁服役年限的增加，混凝土收缩徐变现象越来越严重；在一些环境激励的作用下将产生裂缝，随着裂缝的不断开展，桥梁纵向预应力不断损失，桥梁挠度不断增大，几何非线性会不断发生变化，这些变化将加大桥梁的分析的难度，而且和初始设计的基本假设严重不符；同样，拉索在服役过程中也会有松弛和锈蚀的情况出现.拉索在上述几种时变影响因素的作用下，索力发生异常变化，导致桥梁模态改变，影响行车舒适性，甚至结构会异常开裂，严重的还会影响桥梁的安全.对于桥梁在运营过程中出现类似的病害，评估其健康状态，可靠度，承载力的方法主要有灰色理论[1-2]，层次分析法[3-5],概率方法[6-9],力学方法[10].文章根据前人的研究成果，通过有限元方法来模拟索力损失，分析斜拉桥的刚度规律变化情况，对斜拉桥整体状态进行评估.同时在ELMAN的基础上建立俩阶段损伤识别网络，预测结果令人满意.斜拉桥坐落在河北省张家口市清水河上，全桥总长度为148.16 m，结构形式为独塔单索面斜拉桥，起点桩号为K0+025.92,终点桩号为K0+174.08，跨径为70.5m×2，索塔高度为37 m.具体桥梁设计参数见图2，图3.拉索采用涂油外层挤压PE的环氧喷涂的高强度低松弛钢绞线，每根索有34×7φ5钢绞线组成.标准抗拉强度fpk=1860 MPa,弹性模量1.95×105 MPa，屈服强度fu=1510 MPa，具体参数见表1.2.1 Lanczos模态计算原理2.1.1 数学模型Lanczos是求解大型矩阵特征值的有效方法，比子空间迭代法计算量要小.具体求解步骤见下图：2.1.2 力学基础式中：μ—特征值M—质量矩阵C—阻尼矩阵K—刚度矩阵φ—特征向量转化为特征值求解方程为：式中：—转移因子λ—特征值当K为半正定时，式(1)转化为其中：Kn—广义刚度2.2 边界条件工程对象的基础采用摩擦端承桩，为了和实际情况更加吻合，建立了桩和土的相互作用关系，切向行为采用静摩擦—动摩擦指数衰减来模拟，法向行为的压力过盈采用“硬”接触.主控制面为桩表面，附属控制面为土体表面.桩基材料设置为弹性，黏土和饱和黏土本构关系采用库伦—摩尔屈服标准，沙土采用Drucker-Praper模型.具体计算参数见表2.2.3 桥梁建模首先在前处理软件中建立斜拉桥模型，然后导入至有限元软件中，进行计算.拉索采用梁单元，加劲梁采用混凝土和钢筋的复合壳单元，索塔采用梁单元，桩和承台采用3维应力实体单元，支座采用弹簧单元，弹簧刚度取1.906×109 N/m[11]，横梁简化为3维应力垫块.土体和垫块的约束方式为固端约束.下图4为划分完网格的有限元模型.3.1 挠度分析归一化处理，索力比为：损失率为：式中：F—设计张拉索力 T—服役设计索力在长期大温差环境下服役，以及刚强钢丝的松弛的情况，索力会有不同程度的损失.在不同索力比情况下，当索力比小于1时，挠度各有增加，通过分析数据发现索力比与挠度增加量呈线性递减关系.同时还发现，当索力继续增大时，索力比为1.2时，挠度将不会发生变化.对于此斜拉桥，索力在损失15%的情况下，下弯挠度任然满足规范要求[12].具体情况见图5.通过对斜拉桥模态变化的分析，发现前七阶模态为斜拉桥的主要影响模态，剩余模态则主要关心斜拉索.为了获得具有代表性斜拉桥模态规律，着重研究了C9号索和全部索在不同索力损失比情况下广义质量、广义刚度以及阻尼系数的变化情况.下表(表3)为前七阶模态主要分析结果.3.2 90%损失率对刚度影响从图6中可以发现，随着索长和索号位置的增加，广义质量呈广义增加趋势，尤其对于中心对称扭转，桥塔对称侧弯和纵向漂移三阶模态上表现最为明显.这几阶模态主要影响颤振临界风速，侧向抗风性能[13]，故索力损失对于侧向抗风能力的削弱也最大.3.3 不同索力比对刚度的影响经过上图分析，可知索长越大，刚度损失率越高.故对C9索在不同损失比下进行分析(图7)，发现索力折减越小，刚度的损失率越小，与文献[9]分析结果一致.其中广义质量对四，六阶模态最为敏感，广义刚度对三，四和六阶模态最为敏感，第五阶和第七阶不关心索力损失对其影响，加劲梁刚度横向抗弯对第五阶模态影响更大，斜拉索的长度对第七阶影响更明显.3.4 换索对刚度的影响斜拉桥在服役期间，因为索力缺失问题不可避免的需要换索，来增加桥梁的使用寿命和安全系数，现假定某根拉索在其索力全部损失的情况下为换锁的工况.从图8可以观察到，索长越长，离索塔的位置越远，对其刚度影响越大.中心对称扭转与索长呈平方关系，除对称扭转之外的模态与索长均呈三次多项式关系，对于长索换索，需要考虑环境激励对其影响，着重考虑风荷载和重载，以及急刹车现象.在换索过程中，由于索塔受力不平衡，会产生不可忽略的偏移量，分析结果与规范对比满足H/3000的要求[12].同时，加劲梁的挠度会产生异常现象，从图9可以知道，挠度会产生转移，尽管如此，任然满足规范限值L/500，从而知道此桥设计非常保守.3.5 多根索索力损失对刚度影响工况一为：C5号索索力损失10%，C6在不同索力比下的刚度变化情况；工况二为：C5和C6均损失10%，C7在不同索力比情况的刚度变化情况.分析图10、图11，可以知道索号损失越多，索力损失越严重，刚度折减越大，对于横向刚度和对称扭转最为敏感；同时还发现刚度损失率满足线性叠加法则，如下式所示：式中：αi—第i根索损失率对整体损失率的贡献系数ζi—第i根索的引起的刚度损失率θi—第i根索的倾角 li—第i根索的长度 fij—第i根索力损失引起j阶模态的自振频率ζi—第i根索的损失量在模态理论中，每阶模态的刚度矩阵相互正交，不难推出刚度损失率也相互正交，故自振频率，度损失率和斜拉索的设计参数可以预测出索力损失.因为斜拉桥显示高度几何非线性，采用灰色理论可以避免非线性问题，同时可以比较精确的预测出索号和索力损失.此研究，在ELMAN神经网络的基础上，提出俩阶段损伤识别方法，首先判别异常索号，然后计算索力损失量.输入方式采用混合矩阵输入法，如下式，式中：fkij—k阶模态i号索损失为j桥梁的自振频率βij—i号索损失为j桥梁的挠度γij—i号索损失为j桥梁的塔顶偏移量经过多次试算，得出网络只需要包含一个隐含层，网络一(net)的隐含层需大于30个神经元，网络二(net1)的隐含层需小于20个神经元，收敛性和精度才能同时保证.经计算，结果列于表4，观察其数据可以发现，索号预测比较准确，索力损伤的误差大约小于10%，结果比较满意.主要实现代码：net.trainParam.epochs=1000;net.trainParam.goal=0;net.trainParam.show=50;net.trainParam.mu=0.001;net.trainParam.mu_dec=0.1;net.trainParam.mu_inc=10;net.trainParam.mu_max=10000000000;net.trainParam.min_grad=1e-10;net.trainParam.min_fail=6;net=newelm(P,Q,[35],{'tansig','purelin'},'trainlm');net1=newelm(P,Q1,[15],{'tansig','purelin'},'trainlm');net=train(net,P,Q,);net1=train(net,P,Q1);xx=input('输入特征向量:');U=sim(net,xx);V=sim(net1,xx);1)本文以独塔单索面斜拉桥为研究对象，研究索力损失对桥梁的影响，发现索力在损失15%的情况下，下弯挠度任然满足规范要求，初始张拉索增加20%时，桥梁的挠度不能继续减小，设计索力应在一定范围之内.2)对于同一根索，索力损失主要影响与颤振和抗风能力有关的模态，索力越大，结构刚度也越大，抗风能力也越强.同样索力损失率情况下，斜拉索越长，纵向刚度下降越明显，对于急刹车抗力折减越大，故矮斜拉桥塔比高塔斜拉桥更适应铁路建设.3)对于换索情况，刚度变化损失率与换索号呈现三次多项式关系，中心对称扭转与索长呈平方关系，索号越大，刚度折损越严重；塔顶偏移量和加劲梁下弯挠度均满足正常使用情况下的规范要求.4)对于多索力损失，满足线性叠加规律，单索贡献系数小于1；单索引起的刚度损失率，主要与索长，倾角，自振频率和索力损失有关系.5)以桥梁前7阶模态的自振频率、挠度、塔顶偏移量和索的设计参数作为输入向量，在ELMAN网络的基础上建立俩阶段识别网络，可以精确地预测异常索号，索力损失量预测值误差小于10%，结果令人满意.【相关文献】[1]朱劲松,肖汝诚,何立志，等.大跨度斜拉桥智能可靠度评估方法研究[J].土木工程学报,2007,40(5):41～48[2]刘扬,鲁乃唯,汪勤用，等.基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估[J].公路交通科技,2014,31(7):72～79[3]李大海.大跨斜拉桥健康度评估系统研究[D].天津大学,2009[4]黄侨,任远,林阳子，等.不确定型层次分析在斜拉桥状态评估中的应用[J].东南大学学报(英文版),2007,23(4):599～603[5]龙凯.斜拉桥的缺损状况评估方案及剩余寿命预测方法研究[D].重庆交通大学,2014[6]赵虎.大跨度斜拉桥运营期性能监测与评估[D].西南交通大学,2015[7]唐涛.斜拉桥结构体系使用安全性评估理论与方法研究[D].同济大学,2006[8]朱劲松,肖汝诚,何立志，等.大跨度斜拉桥拉索安全评估的概率方法[J].东南大学学报(英文版),2007,23(1):92～97[9]王立彬.斜拉桥锈蚀拉索力学性能分析方法研究与应用[D].东南大学,2012[10]宗周红,阮毅,任伟新，等.基于动力的预应力混凝土独塔斜拉桥承载力评估[J].铁道学报,2004,26(6):86～94[11]李正英,蒋林均,李正良，等.曲线连续梁桥支座模型对结构地震反应影响分析[J].振动与冲击,2015,(2):182～186[12]JTG/T D65-01-2007.公路斜拉桥设计细则[S].北京:人民交通出版社,2007[13]黄东平.荆沙长江斜拉桥结构三维仿真[D].清华大学,2001。
独塔单索面斜拉桥主塔稳定简化分析
独塔单索面斜拉桥主塔稳定简化分析郭卓明 李国平 袁万城上海城建设设计院 同 济 大 学摘要：由于悬吊桥梁采用索塔支撑，其主塔往往须承受强大的轴向压力，因此其稳定是一个比较突出的问题。
尤其独塔单索面斜拉桥在空间受力和稳定性方面都相对比较薄弱，对其进行稳定性分析更显必要。
本文在对其主塔受力的适当简化之后，分别对其弹性及弹塑性稳定进行了简化分析，在传统的弹塑性稳定内力分析的基础上提出了一种独塔单索面斜拉桥主塔弹塑性稳定分析的简化方法。
并以两座独塔单索面斜拉桥为背景做了算例，分析结果表明本文采用的简化分析方法是可行的。
关键词：独塔单索面 斜拉桥 主塔稳定 简化分析一、引言国民经济的飞速发展和国家对基础设施投入的进一步加强为我国大跨桥梁的发展提供了一个良好的条件，近十几年来，斜拉桥在我国迅速发展。
由于单索面斜拉桥在美学上的优势，目前采用这种形式的斜拉桥也越来越多。
由于悬吊桥梁的主塔均需承受巨大的轴向压力，而且随着桥梁跨度的增大，主塔也越来越高，结构越来越柔，其稳定问题成为一个非常突出的问题。
尤其是其侧向稳定在设计时更需特别注意。
结构的稳定是一个较为经典的问题。
从1744年欧拉的弹性压杆屈曲理论，到1889年恩格赛的弹塑性稳定理论，到Prandtl, L.和Michell, J. H. 的侧倾稳定理论，再到李国豪教授、项海帆教授等对桁梁桥、拱桥稳定的研究[1]以及近来国内外许多学者对各种具体结构稳定的研究，稳定问题在理论上已经比较成熟。
在斜拉桥的稳定方面，1976年Man-chang Tang 提出了弹性地基梁的屈曲临界荷载估算法，葛耀君[5]用能量法分析了斜拉桥的面内稳定，此外樊勇坚、李国豪以及钱莲萍等都提出过各种实用计算方法，但都是仅限于弹性稳定的简化分析，且基本集中于主梁的稳定。
对于弹塑性稳定，最近谭也平、景庆新[2]等都用有限元的方法进行了分析。
稳定问题在计算方法上经历了经典的平衡微分方程方法、能量法等简化方法和有限元的数值计算方法这三个阶段，目前众多的研究尤其是对弹塑性稳定的研究大都集中在有限元分析上。
公铁两用斜拉桥地震作用下的破坏模式、地震易损性及风险评估
破坏模式
2、桥梁变形：由于地震作用的影响，公铁两用斜拉桥可能会发生整体或局部 的变形。例如，主塔可能因地基液化而倾斜，桥梁跨度可能因地震作用而发生变 化。
破坏模式
3、交通事故：地震发生时，可能引发桥面晃动、伸缩缝功能障碍等问题，从 而可能导致交通事故的发生。此外，地震还可能引发桥下河流的水位变化，影响 航行安全。
结论
2、对公铁两用斜拉桥进行定期检测和维护，确保其结构和材料性能的稳定。 同时，应注重对桥梁的周边环境进行监测，及时发现并解决潜在的安全隐患。
结论
3、建立健全的地震预警体系，实现对公铁两用斜拉桥的地震实时监测和预警。 同时，应积极开展地震应急救援演练，提高应对地震灾害的能力和水平。
结论
4、加大对公铁两用斜拉桥科研和技术的投入，推动其抗灾性能的提升。例如， 可以利用先进的技术手段对桥梁进行优化设计，提高其抵抗各种自然灾害的能力。
公铁两用斜拉桥地震作用下的 破坏模式、地震易损性及风险
评估
01 引言
03 破坏模式 05 风险评估
目录
02 概述 04 地震易损性 06 结论
引言
引言
公铁两用斜拉桥作为一种重要的交通基础设施，在现代交通运输中具有举足 轻重的地位。这类桥梁具有较高的承载能力和跨越能力，对于提升区域交通运输 能力、促进经济发展具有显著作用。然而，地震作为一种常见的自然灾害，对公 铁两用斜拉桥的安全性和稳定性构成了严重威胁。因此，本次演示将重点探讨公 铁两用斜拉桥在地震作用下的破坏模式、地震易损性及风险评估。
概述
概述
公铁两用斜拉桥是一种兼具公路和铁路功能的桥梁，其结构特点主要包括斜 拉索、主塔和桥面。斜拉索负责将桥面支撑在主塔上，并提供抗风、抗震等附加 承载能力。地震发生时，公铁两用斜拉桥可能受到的地震作用包括地面震动、地 面运动以及桥梁结构的内力变化等。