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
ABSTRACT
The 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 process
DongSha 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 with
or 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 auxiliary
pier, 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 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 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
公路２００９年第９期圈２曲塔混合梁斜拉桥有限元模型 施工控制前期准备阶段，结构计算中的参数通常取自相关设计资料，但也可根据工程经验对某些参数进行适当修改以便更符合实际情况。在施工控制阶段，还应根据结构设计参数与实际情况之间的差异、施工误差、测量误差、结构计算分析模型与工程实际之间的差异等确定是否对控制计算参数进行调整。仿真分析中钢材及混凝土的材料特性如表１所示，弹性模量及线膨胀系数均按规范取值。有限元分析过程中，钢箱梁的截面特性考虑了纵向加劲肋的影响。根据施工方案，将整个仿真计算分为２６个工况，如表２所示。 表１主梁材料性能汇总 钢材 项目项目Ｃ５０ （Ｑ３４５ｑＤ） 弹性模量／ＭＰａ２１００００弹性模量／ＭＰａ３２５００剪切模量／ＭＰａ８１０００剪切模量／ＭＰａ１３０００泊松比Ｏ．３泊松比Ｏ．２ 轴向容许应力／ＭＰａ２００轴心抗压强度标准值／ＭＰａ３２．４ 弯曲容许应力／ＭＰａ２１０轴心抗拉强度标准值／ＭＰａ２．６５ 剪切容许应力／ＭＰａ１２０轴心抗压强度设计值／ＭＰａ２２．４屈服强度／ＭＰａ３４５轴心抗拉强度设计值／ｈ伊ａ１．８３线膨胀系数０．００００１２线膨胀系数０．ＯＯＯ０１ ３施工过程仿真分析主要结果 通过对表２中各工况的计算分析，得到了各施工阶段主梁、索塔的应力和位移以及斜拉索的索力。表３给出了斜拉索的施工索力和成桥索力。各典型工况主塔截面最大应力的分布如图３所示，各施工阶段索塔塔顶的水平位移变化如图４所示。最大悬 表２斜拉桥施工过程仿真分析计算工况 工况号工况内容工况号工况内容０１索塔施工１４张拉Ａ９，安装Ｍ９，张拉Ｊ９０２边跨现浇段施工１５安装Ｍ１０，Ｍｌｌ，合龙主跨０３张拉边跨预应力柬１６对Ａ１、Ｊ１进行二次张拉０４张拉Ａ１斜拉索１７对Ａ２、Ｊ２进行二次张拉０５安装Ｍ１，张拉Ｊ１１８对Ａ３、Ｊ３进行二次张拉０６张拉Ａ２，安装Ｍ２，张拉Ｊ２１９对Ａ４、Ｊ４进行二次张拉０７张拉Ａ３，安装Ｍ３，张拉Ｊ３２０对Ａ５、Ｊ５进行二次张拉０８张拉Ａ４，安装Ｍ４，张拉Ｊ４２１对Ａ６、Ｊ６进行二次张拉０９张拉Ａ５，安装Ｍ５，张拉Ｊ５２２对Ａ７、Ｊ７进行二次张拉１０张拉Ａ６，安装Ｍ６，张拉Ｊ６２３对Ａ８、Ｊ８进行二次张拉１１张拉Ａ７，安装Ｍ７，张拉Ｊ７２４对Ａ９、Ｊ９进行二次张拉１２张拉Ａ８，安装Ｍ８，张拉Ｊ８２５拆除边跨现浇支架１３施加边跨配重２６铺装二期恒载 臂状态和成桥状态钢箱梁、混凝土箱梁截面的最大应力分别见图５和图６。 曲塔斜拉桥仿真分析结果表明，索塔混凝土在施工过程中处于全截面受压状态。从图３可看出，４种典型工况中主塔各截面最大应力值不超过７ＭＰａ。注意到各工况之间的应力差别较小且变化均匀，这说明主塔自身的刚度足够大，足以保证钢箱梁的悬拼施工顺利进行。相对于传统的直塔而言，曲塔的水平偏位在施工过程中的变化更为明显，将塔顶处的水平偏位控制在一定范围内也是施工控制的一项重要工作。从图４来看，施工过程中曲塔塔顶最大水平位移为５．２ｃｍ，施工过程结束后，塔顶水平偏位则不超过１ｃｍ，以上两项指标均满足设计的控制要求。 从图５可看出，最大悬臂状态和成桥状态钢箱
大跨径混合梁斜拉桥的动力特性分析 发表时间：2018-12-13T09:25:46.667Z 来源：《建筑模拟》2018年第27期作者：范晓杰 [导读] 本文以一个大跨径的混合梁斜拉桥为例，采用大型有限元分析软件madis civil建立模型，用子空间迭代法对模态进行求解，得出了自振频率、振型，并结合混合梁斜拉桥的结构特点分析其动力特性。 范晓杰 浙江省嘉兴市交通工程质量安全监督站 314000 摘要：本文以一个大跨径的混合梁斜拉桥为例，采用大型有限元分析软件madis civil建立模型，用子空间迭代法对模态进行求解，得出了自振频率、振型，并结合混合梁斜拉桥的结构特点分析其动力特性。在此基础上考虑分别在横向和纵向输入地震波，用反应谱法分析产生的影响。结果表明，前十阶振型中竖向振型较多，频谱较为密集，没有出现扭转振型，纵向、横向的振型耦联效应较小等，为目前其他同类型混合梁斜拉桥的动力特性分析研究提供参考。 一、工程概况 永川长江大桥主桥全长1008m，跨径布置为（64+68+68+608+68+68+64）m的7跨半漂浮体系混合梁斜拉桥，边跨设置1个过渡墩，2个辅助墩。索塔采用宝瓶型钢筋混凝土索塔，塔高分别为196.7m、207.4m。边跨为预应力PK断面混凝土箱梁，中跨也为同外形的PK断面钢箱梁，梁高3.5m，宽37.6m。拉索为双索面扇形构造，边跨11对索间距为10m，7对索间距为8m，主跨索间距为15m。 二、斜拉桥的动力特性分析 结构的动力响应取决于结构本身的动力特性和外部荷载的激励，所以在进行抗风稳定、抗震分析时往往得先进行自振特性分析。 采用子空间迭代法计算自振频率及相应的振型如表3.1所列。 表3.1桥梁的自振特性 一阶振型为纵飘，这是由于斜拉桥的设计主要考虑控制结构的横向和竖向变位，而允许纵向移动，很好的提高了桥梁的抗震能力。 二阶振型为主梁对称竖弯，主梁的竖弯也会引起桥塔的纵向弯曲，从表3.1中可以发现在前十阶振型中出现较多的主梁对称和反对称竖弯，因此在抗震设计中要着重考虑主梁的竖向和桥塔的纵向位移。 三阶振型为主梁对称横弯，这说明了主梁的横向刚度较小，抗风稳定性较差，在抗震设计中也应该注意控制。 结构的一阶对称竖弯、横弯振型出现在2、3阶，根据经验这符合大跨度斜拉桥的动力特性的一般特点。 表3.1中没有出现扭转振型，这符合双索面、箱梁布置的斜拉桥动力特性，抗扭刚度较大。 本桥的前十阶振型自振频率在0.0823～0.8684，说明结构的模态比较密集，在动荷载作用下许多振型容易被引起强烈的振动。 在前十阶振型中出现了很多的主梁竖向弯曲，这是由于混合梁斜拉桥中钢箱梁的刚度小于混凝土梁的刚度而引起的。 为了分析本桥的纵、横向的耦联效应，分别在纵向、横向输入地震波。考虑该桥所在区域抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅰ类，选择主梁的内力值进行分析，结果如表3.2所示，塔顶、跨中的位移如表3.3所示。 表3.2 主梁内力值分析结果 表3.3 塔顶、跨中位移值（单位：mm） 横向地震反应引起的主梁反应主要是y方向的剪力和弯矩，且混凝土梁的反应大于钢箱梁；而x方向、z方向的剪力及弯矩都较小。纵向地震反应时主梁x、z方向剪力及弯矩较大，说明在输入纵向地震反应时结构会产生竖向内力，混凝土梁的反应亦大于钢箱梁。
独塔混合梁斜拉桥跨径布置优化分析 摘要：以在建的安徽省蚌埠五河淮河上新的高速公路（徐州至明光高速公路）大桥为背景，对拟优化的跨径布置提出了五种不同的方案。对每种方案采用空间有限元软件进行了计算分析。研究了不同方案对结构总体受力的性能的影响，及每种方案的优缺点；比较研究了各方案中结构变形、构件应力、拉索索力的状态等。综合现阶段现场施工状况、工程总体建设计划等因素，提出了最合理的桥跨布置方案。 关键词：独塔斜拉桥；跨径布置；优化分析；受力性能； Abstract: taking the huaihe river in anhui province under the five new bengbu highway (xuzhou to bright light the highway) bridge as the background, the span to be optimized arrangement proposes five different project. For each scheme adopts the space finite element software are calculated. The different scheme in the overall structure of the influence on the performance of the force, and the advantages and disadvantages of each method; A comparative study of each scheme structural deformation, stress, and the component cable force state, etc. Comprehensive site construction condition, at this stage of the overall construction engineering plan and other factors, put forward the most reasonable arrangement for bridge spans. Keywords: a single pylon cable-stayed bridge; Span decorate; Optimization analysis; Force performance; 0引言 随着交通事业的大发展，我国的桥梁建设已达到一个高峰。各种桥梁结构形式均已有了较大的发展，尤其是斜拉桥在近年的桥梁建设中更是备受工程师青睐。斜拉桥是一种由索、梁、塔组成的缆索承重桥梁体系。斜拉桥由桥面系承担自重和外荷载，通过斜拉索将荷载传递至桥塔，再由桥塔传递至基础。主梁一般处于压弯状态，拉索处于受拉状态，主塔处于受压状态。斜拉桥为高次超静定结构，桥跨的布置对结构体系的总体受力影响极大，因此跨径的合理布置对斜拉桥的设计十分重要。
赣州市飞龙岛大桥 斜拉索安装 施 工 方 案 编制： 审核： 审批： 柳州欧维姆工程有限公司
一、工程概况 飞龙岛大桥位于赣州中心市区的西部,连接河套老城区和章江新城区.起点为客家大道,由南向北跨越章江南大道、章江、飞龙岛、章江北大道,连接文明大道与扬公路交叉口,止点为交叉口以北100米,工程总长1449.761米,其中主桥长230米,引桥长565米,接线道路长624.761米,桥下道路长373.35米.主要工程内容：桥梁工程、道路工程、排水工程、交通工程、照明工程.全桥共21个墩台,南岸引桥0号到7号墩,第一联(0号到2号)2x30米整幅桥,单箱双室;第二联(2号到7号)30+2x35+2x30米连续梁,为双幅桥, 单箱双室.北岸引桥10号到21号,第四联(10号到14号)4x30米连续梁,双幅桥,第五联(14号到19号)30+2x35+30米连续梁,为双幅桥,第六联(19号到21号)2x30米整幅桥. 主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥,主桥长230米,主跨150米,采用不对称布置,即150+(45+35)=230米,其中长128.5米为钢箱梁,其余101.35米均为混凝土箱.主塔顺桥向为曲线型斜塔、横桥向为“A”型,顺桥向：索塔塔背为圆曲线.塔高承台以上为87米,桥面以上为70.823米. 斜拉索采用空间双索面,每索面共9对斜拉索,全桥共36根斜拉索.斜拉索采用ф7米米镀锌平行钢丝,外挤双层PE,内层为黑色,外层为彩色,钢丝标准强度 =1670米pa.斜拉索规格共8种,即：61ф7,73ф7,91ф7,109ф7,121ф7,127фf pk 7,151ф7,187ф7.斜拉索在主梁处最小倾角28.5°,最大倾角61.7°.斜拉索锚具采用冷铸墩头锚,梁端及塔端锚具均采用张拉端锚具.
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。
大跨度混合梁斜拉桥施工控制关键技术 崔彬文，北京铁城建设监理有限责任公司100855 北京海 淀区 摘要：随着科学技术的迅速发展，新技术、新材料的不断研发应用，计算机辅助设计在大跨度桥梁的设计中被广泛的应用，再利用遥控技术和GPS控制桥梁的施工，使得大跨度桥梁向着大跨度、新型、轻质和美观方向发展。但是大跨度桥梁比普通桥梁在施工时，投资大，成本高，施工更为复杂。本文主要探讨大跨度桥梁在施工过程中的关键技术。 【关键词】大跨度桥梁施工技术 一、前言 自从改革开放以来，我国大跨度桥梁施工的发展进入了一个高速的发展时期，主要表现在近几年来大幅度增加的桥梁建筑总数量，多样化体系的桥梁结构，桥梁结构的跨度也日益变大，建筑桥梁施工的工程环境也越来越复杂化，因此对大跨度建筑桥梁施工的技术有了更高程度的要求。施工是桥梁建筑工程中很重要的一个环节，合理正确的施工措施能使得施工管理与组织的水平得到有效提升。 二、大跨度桥梁施工施工前期的准备工作 2.1合理选取桥梁结构：一般情况下，普通的桥梁常采用T 型或槽型（U型）的桥梁截面，而大跨度预应力混凝土桥梁在截面形状的选择上与此有很大差别，其截面形状采用的是变截面箱型的结构，与一般形状相比，这种截面形状的承载能力更强，且自重较轻。另外，对桥梁截面形状的选择，受到桥梁自身跨度的弯矩以及分布不均等因素的影响，综合各种因素，变截面箱型的结构形状是桥梁截面形状的最佳选择。 2.2科学合理的运用线性控制技术：对于大跨度预应力混凝土桥梁的建设施工技术而言，线性控制技术在桥梁工程中的运用是较为普遍的，通过分析桥梁整体结构，进行科学设计，并对施工过程进行有效控制。 三、大跨度桥梁基础施工关键技术 3.1桥梁基础施工 （1）大型深水群桩基础施工 钻孔平台搭设：对大型深水桩基础结构进行施工时，近年来发展出了不少具有代表性的新技术和新工艺，如钢护筒平台和钢吊箱平台技术，这两种新工艺较之传统施工工艺在技术上更具有先进性。钢吊箱围堰工程是通过精确定位的钢吊箱加装钢护筒，以形成钻孔平台，当承台地面与河床基层较高时，或承台高程以下土层结构较为松软时，可采用此种方法进行施工。而钢护筒平台结构则是完全以钢护筒作为竖向承重荷载的支撑结构，通过打桩船和打桩机具的精确施工技术，可将钢护筒准确打入足够深度的土层，并在钢护筒顶部安装支撑、布置平台板和安装相应钻孔施工机械进行作业。 大型钢吊箱施工：大型钢吊箱近年来较为先进的是整体吊装和现场整体同步控制下放两种工艺。大型钢吊箱水上浮运、现场整体吊装工艺。岸上基层使用整体钢吊箱技术，通过滑道、预制管道或水上浮运等措施将钢吊箱运至施工现场，并在已完成的桩基础施工现场使用吊装、定位和水下封孔等措施进行施工。采用此种施工技术具有施工进度快、作业精度高、施工安全性好、结构稳定等优点；计算机控制整体同步下方技术。钢吊箱在施工中采用了计算机控制的整体同步下放技术，改善了以往钢吊箱下放施工受到结构质量和规模的制约，此种技术的应用对大跨度桥梁施工的发展具有十分广阔的发展前景。 3.2沉井基础施工 沉井基础大量应用与大跨度桥梁的基础，如主塔基础及悬索桥的锚钉基础等。沉井基础施工主要包括沉井基础处理、钢壳沉井的加工、安装及混凝土浇筑、混凝土沉井的接高及下沉、清基及封底等步骤。其
独塔斜拉桥钢箱梁合龙架设施工技术要点 大桥（32+57+130+256+64）m为独塔混合梁斜拉桥，大桥长540.5m，主跨256m为通航孔。其中8#-13#墩为水中墩。主塔为H型塔，截面采用空心箱型断面。斜拉索采用平行高强钢丝 斜拉索。采用钢锚梁锚固，主梁采用钢箱梁结构和混凝土箱梁。 梁高4.6m。桥面横向宽14m，两侧各设0.6m宽风嘴，顶面设2%横向排水坡。箱梁顶宽 3.75m，底宽2m，梁外侧高 4.56m。 8#-10#墩为砼现浇箱梁，10#-11#墩为钢箱梁，节段划分为8.5m（钢混）+21m+30m*3+9m， 采用支架法和浮吊吊装架设施工；中跨11#墩-12#墩（主跨）为钢箱梁节段划分为（1-17#段）16m+15m*15+6m（17#段合龙段），其中2-17#采用桥面吊机施工；12#墩-13#墩为钢箱梁阶 段划分为24m+30m+23.3m，采用支架法和浮吊吊装架设施。 二、施工准备 （一）前期工作 1.12#、13#墩（支架法）支座灌浆完成，13#墩支座解除约束。 2.灌浆料强度达到100%后，对18-20#段（12#、13#墩）梁底临时支墩进行拆除，使18-20# 段梁体系转换在永久支座上。 3.17#、18#、19#、20#梁箱内、梁底顶推装置设置完毕，并对12#墩支座约束进行解除，合 龙预偏量设置完毕。 4.合龙段提前1天运到待架区域，与18#对接端预留150mm配切余量。选择温差较小、相对稳定的时段多次（每小时1次）精确测量16#、18#梁段端里程及12#墩中心口里程，为合龙 段配切提供参考数据；分析检测数据精确配切合龙段余量。 5.M15#（在16#节段）斜拉索第一次张拉后桥面吊机松钩，桥面吊机前行至合龙段吊装为定位，测量组在凌晨温度稳定时段测量16#梁前端标高，提交监控小组，由监控小组计算并提 供合龙标高数据。 6.劲性骨架材料倒到位，并完成单端焊接。 （二）18#、19#、20#梁段预偏顶推（拉）装置设置 1.在18#段底板靠近12#墩大里程方向焊接反力座及反顶装置，使18#-20#节段向大里程纵移，移出合龙空间，待17#合龙段与16#节段连接完毕后，在17#、18#段箱内底板位置焊接反力 座及反拉装置，利用17#、18#段上焊接反力座及反拉装置反向移动18#梁段，完成18#梁段 与合龙段的顺利对接。 2.18#段梁底板焊接反力座采用100t油顶来反顶墩身，为保证顶推平衡设置2组反顶装置，（反力座需在梁横隔板位置，若不在需在箱内加固）达到增大力满足合龙空间的目的。 3.待16#-17#段合龙口高栓连接完后，采用箱内反拉装置将向大里程预偏的18#~20#梁整体回 拉至合龙位置，完成17#段与18#段对接。反力座设置在17#段与18#段梁端横梁处，采用两 台100吨穿心千斤顶，完成18#-20#梁段的回拉纵向滑移作业。 （三）合龙空间确定 1.选择在气温低的时间段安装合龙段，利用较大的温差使合龙空间增大，减少18#~20#段预 偏量。
独塔斜拉桥钢箱梁合龙架设施工技术要点 发表时间：2019-06-26T10:58:08.743Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：杨前进 [导读] 陕西靖神铁路有限责任公司陕西榆林 719000 一、工况 大桥（32+57+130+256+64）m为独塔混合梁斜拉桥，大桥长540.5m，主跨256m为通航孔。其中8#-13#墩为水中墩。主塔为H型塔，截面采用空心箱型断面。斜拉索采用平行高强钢丝斜拉索。采用钢锚梁锚固，主梁采用钢箱梁结构和混凝土箱梁。 梁高4.6m。桥面横向宽14m，两侧各设0.6m宽风嘴，顶面设2%横向排水坡。箱梁顶宽3.75m，底宽2m，梁外侧高4.56m。 8#-10#墩为砼现浇箱梁，10#-11#墩为钢箱梁，节段划分为8.5m（钢混）+21m+30m*3+9m，采用支架法和浮吊吊装架设施工；中跨11#墩-12#墩（主跨）为钢箱梁节段划分为（1-17#段）16m+15m*15+6m（17#段合龙段），其中2-17#采用桥面吊机施工；12#墩-13#墩为钢箱梁阶段划分为24m+30m+23.3m，采用支架法和浮吊吊装架设施。 二、施工准备 （一）前期工作 1.12#、13#墩（支架法）支座灌浆完成，13#墩支座解除约束。 2.灌浆料强度达到100%后，对18-20#段（12#、13#墩）梁底临时支墩进行拆除，使18-20#段梁体系转换在永久支座上。 3.17#、18#、19#、20#梁箱内、梁底顶推装置设置完毕，并对12#墩支座约束进行解除，合龙预偏量设置完毕。 4.合龙段提前1天运到待架区域，与18#对接端预留150mm配切余量。选择温差较小、相对稳定的时段多次（每小时1次）精确测量16#、18#梁段端里程及12#墩中心口里程，为合龙段配切提供参考数据；分析检测数据精确配切合龙段余量。 5.M15#（在16#节段）斜拉索第一次张拉后桥面吊机松钩，桥面吊机前行至合龙段吊装为定位，测量组在凌晨温度稳定时段测量16#梁前端标高，提交监控小组，由监控小组计算并提供合龙标高数据。 6.劲性骨架材料倒到位，并完成单端焊接。 （二）18#、19#、20#梁段预偏顶推（拉）装置设置 1.在18#段底板靠近12#墩大里程方向焊接反力座及反顶装置，使18#-20#节段向大里程纵移，移出合龙空间，待17#合龙段与16#节段连接完毕后，在17#、18#段箱内底板位置焊接反力座及反拉装置，利用17#、18#段上焊接反力座及反拉装置反向移动18#梁段，完成18#梁段与合龙段的顺利对接。 2.18#段梁底板焊接反力座采用100t油顶来反顶墩身，为保证顶推平衡设置2组反顶装置，（反力座需在梁横隔板位置，若不在需在箱内加固）达到增大力满足合龙空间的目的。 3.待16#-17#段合龙口高栓连接完后，采用箱内反拉装置将向大里程预偏的18#~20#梁整体回拉至合龙位置，完成17#段与18#段对接。反力座设置在17#段与18#段梁端横梁处，采用两台100吨穿心千斤顶，完成18#-20#梁段的回拉纵向滑移作业。 （三）合龙空间确定 1.选择在气温低的时间段安装合龙段，利用较大的温差使合龙空间增大，减少18#~20#段预偏量。 2.合龙空间的主要影响因素包括钢梁焊接收缩余量、斜拉索张拉压缩量（设计已经考虑补偿量）、环境温度与设计温度差，日晒强弱造成钢梁伸缩，梁段拼装误差影响。根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）表 3. 4.3 得知，钢材的线膨胀系数α为 12×10 -6 /℃主跨钢箱梁合龙时间，夜间最低气温22℃左右，较设计温度（17℃）高5℃。11#墩固定支座至16#段钢梁总长12.5+15*15=237.5m。则合龙时，主航道侧梁段总伸长237.5m*12×10-6/℃*5℃=0.0142m=14.2mm。 3.合龙段厂内制造在与18#段对接端预设150mm配切余量，根据已架设节段测量数据分析计算合龙需保留余量为80mm。 4.合龙段梁长制作按理论梁长6m加工制作，因受温度、梁段拼装误差影响的影响，实际合龙空间6000mm-14mm+80mm=6064mm，
第62卷第8期2018年8月 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN Vol.62 No.8 Aug. 2018 文章编号：1004 2954 (2018 )08 0068 06 大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计 任征 (中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉430063) 摘要:福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为（72 + 109+432+56+56) m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁 路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计，通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行研究分析，提出合理的设计思路、方法，确定花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明，桥塔受力性能均满足规范 要求。 关键词：铁路桥；高低塔斜拉桥；混合梁；桥塔；塔形；桥塔刚度；设计 中图分类号：U448. 13; U448. 27 文献标识码：A DOI：10. 13238/j.issn.1004-2954.201708290004 Design of Pylons of Long-span Four-line Railway Cable-stayed Bridge with Unequal-height Pylons and Hybrid Girder REN Zheng (China Railway Siyuan Sur^^ey and Design Group Co. ,Ltd. ,Wuhan430063, China) 收稿日期:2017 0829;修回日期:20170929 基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2016G002-1);中铁 第四勘察设计院集团有限公司科研课题(2017K005) 作者简介:任征（1980—），男，高级工程师,2002年毕业于清华大学 工程力学系，工学学士，E-mail:1423080675@ https://www.doczj.com/doc/c89876785.html,。 (4)基于B I M技术的施工管理系统立足铁路建设 项目的实际需求，在B I M平台研究及应用上积累了宝 贵经验，为后续铁路建设培养了 B I M技术应用人才。 参考文献： [1]李红学,郭红领，高岩.基于B IM的桥梁工程设计与施工优化研 究[J].工程管理学报,2012,26(6):48 52. [2]W'ilson W.S.Lu,Li H.Building information modeling and changing construction practices[J].Automation in Construction, 2011,20 (2)：99100. [3]逯宗田.铁路设计应用B IM的思考[J].铁道标准设计,2013(6): 140143. [4]韩秀辉，袁峰,罗世辉，等.BIM在铁路设计中的应用探讨[J].铁 道标准设计,2016(8):17 20. [5]Atul P,Hewage K N.Building Information Modeling-Based Analysis to Minimize W;aste Rate of Structural Reinforcement[J].Journal of Construction Engineering and Management,2012(9) ：943954. [6]卢祝清.BIM在铁路建设项目中的应用分析[」].铁道标准设计， 2011(10) ：47. [7]中国铁路BIM联盟.铁路工程实体结构分解指南1.0[J].铁路技 术创新,2014(1). [8]中国铁路BIM联盟.铁路工程信息模型分类和编码标准1.0[J]. 铁路技术创新,2015(1).Abstract ：W u lo n g jia n g extra-large b ridg e on F uzho u-X iam en P D L R a ilw ay w ith span (70 + 109 + 432 + 56 + 56 )m is the firs t ever designed long-span fo u r-lin e ra ilw a y cable-stayed bridg e in |.令|.令i+令i+令i. [9]中国铁路BIM联盟.铁路工程信息模型数据存储标准1.0[J].铁 路技术创新,2016(1). [10] 张洋.基于B IM的建筑工程信息集成与管理研究[D].北京：清 华大学，2009. [11] 陈彦,戴红军，刘晶，等.建筑信息模型（BIM)在工程项目管理信 息系统中的框架研究[J].施工技术,2008,37(2):5 8. [12] 满庆鹏,孙成双.基于IFC标准的建筑施工信息模型[J].土木工 程学报,2011,44(S1):239 243. [13] 段熙宾.大型铁路工程BIM设计的探索及实现[J].铁道标准设 计，2015,59(7) ：124127. [14]Li H,Huang T,Kong C W,et al.Integrating design and construction through virtual prototyping[J].Automation in Construction, 2008, 17(8) ：915922. [15]Xue X L,Shen Q P,Fan H Q,et al.IT supported collaborative work in A/E/C projects:A ten-year review [J ].Automation in Construction, 2012,21(1):1—9. [16]Blaine Fanning.Implementing BIM on infrastructure:comparison of the two bridge construction projects[J].Practice Periodical on Structural Design and Construction,2015,20(4) ：16. [17] 陈玮.建筑施工管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大 学,2013. [18] 王英，李阳，王廷魁.基于B IM的全寿命周期造价管理信息系统架 构研究[J].工程管理学报,2012,26(3):22 27.