天津富民桥可转动索夹的性能研究

斜拉桥多索-浅拱-弹性约束模型及面内自由振动作者：苏潇阳康厚军皮梓豪丛云跃来源：《湖南大学学报·自然科学版》2021年第07期摘要：考慮斜拉桥的初始构型和支座刚度，建立了竖向弹性约束下的多索-浅拱动力学模型.首先基于索和浅拱的经典动力学方程，将浅拱在索-拱耦合处分段，推导了竖向弹性约束多索-浅拱的面内自由振动理论.然后采用分离变量法对其面内特征值问题进行了求解.同时以双索-浅拱模型为例，建立了相应的有限元模型，并将论文方法算出的频率和模态与有限元结果进行对比，从而验证了论文方法和模型的正确性.最后，对竖向弹性约束双索-浅拱的动力学特性进行了系统的参数化分析.结果表明：竖向刚度对系统的动力学特性有着明显的影响.关键词：多索浅拱；动力学模型；弹性约束；自由振动；特征值中图分类号：O343.9文献标志码：A基金项目：国家自然科学基金资助项目（11972151，11872176），National Natural Science Foundation of China（11972151，11872176）Elastically Constrained Multi-cable-stayed Shallow-arch Model in Cable-stayed Bridge and Itsin-plane Free Vibration ResearchSU Xiaoyang，KANG Houjun，PI Zihao，CONG Yunyue（College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）Abstract：Considering the initial configuration and support stiffness of cable-stayed bridge，the multi-cablestayed shallow-arch model with vertical elastic constraints is established. Firstly，based on the classical dynamics e-quations of the cable and shallow arch，the theory of in-plane free vibration of the model is deduced by dividing the shallow arch into several segments at the cable-arch coupling points. Then，the double-cable-stayed shallow-arch model is taken as an example and its in-plane eigenvalue problem is solved by separation-of-variable method. At the same time，taking the double-cable-shallow arch model as an example，the corresponding finite element model is es-tablished. The frequencies and mode shapes calculated by the present method are compared with those obtained by fi-nite element method，which verifies the correctness of the method and model in this paper. Finally，a systematic para-metric analysis on the dynamics properties of the model is conducted. It is shown that the vertical stiffness has a sig-nificant effect on the dynamics properties of the system.Key words：multi-cable-stayed shallow arch；dynamic model；elastic constraints；free vibration；eigenvalue斜拉桥由于受力性能好、抗震性能强、造型优美及优越的跨越能力在大跨度桥梁中占有十分重要的地位.但由于斜拉桥跨度的不断增大以及新材料的不断应用，结构也变得更轻更柔，其动力学问题也就更为突出.因此，国内外学者对斜拉桥的动力学特性进行了大量研究. Gattulli等[1]通过经典变分公式，建立了斜拉桥索-梁结构横向动力学运动控制方程，并对其特征值问题进行了参数分析.本课题组[2-5]采用传递矩阵法对斜拉梁、双索梁结构的面内振动问题进行了详细的分析.通过考虑斜拉桥中桥塔的振动，提出了多梁离散弹簧动力学整体模型，并对斜拉桥的整体竖弯刚度进行了评估，探究了拉索对斜拉桥竖向振动频率的影响. Cao等[6]提出了由四根拉索和桥面梁组成的斜拉桥模型，并对该模型的线性特征值问题进行了深入的研究，该模型将桥面塔视为刚性，忽略了桥塔的振动.然而，在实际工程中，大跨度斜拉桥的桥面梁一般具有一定的预拱度以满足排水的需要，上述研究都没有考虑斜拉桥桥面梁的初始构型，这对理解斜拉桥的动力学行为难免有偏差.鉴于此，考虑桥面梁的初始构型，Kang等[7]建立了斜拉桥的双索-浅拱动力学模型，对端部轴向简谐激励下的1∶1∶1内共振动力学问题进行了研究.丛云跃等[8]基于索和浅拱的经典动力学方程，对双索浅拱的面内自由振动进行了研究.以上研究均将斜拉桥的边界条件模拟为简支，实际上在基础变形以及由于基础变形所引起的附加惯性力的影响下，这可能会导致计算出的模型固有频率显著降低[9]，尤其是低阶的频率.所以建立相应的弹性支承模型更符合实际工程情况.因此，国内外学者对弹性约束下各种模型的动力学特性进行了研究.易壮鹏等[10]研究了两端弹性约束浅拱的自由振动特性和非线性动力特性. Ding等[11]建立了带有非线性隔振的微曲梁的非线性动力学模型，研究了具有弹性边界的弯曲梁动力学问题，并推导了具有弹性边界的弯曲梁的模态函数和频率公式.论文在上述研究的基础上，为建立更为精细的斜拉桥动力学模型，考虑斜拉桥桥面板的初始构型以及支座刚度的影响，建立两端竖向弹性支承的多索-浅拱动力学模型，并对该模型进行参数分析.论文模型相比于其他模型（例如索梁模型）更接近斜拉桥的真实状态，可以对斜拉桥的面内特征值问题进行分析，从而更准确地揭示斜拉桥的动力学特性.另外，基于该模型可以对斜拉桥的非线性振动进行研究，揭示斜拉索的大幅振动机理，为实际工程提供参考.1两端弹性约束多索-浅拱模型考虑支座处基础变形的影响，将模型两端支座简化为竖向弹性支承，论文暂不考虑支座处转动弹性支承[12].图1为考虑斜拉桥初始构型之后，两端竖向弹性约束的多索-浅拱模型，分别建立坐标系soy和xjojyj（j = 1，2，…，n）描述浅拱和索的振动，根据索的数量将浅拱分为i段，i=1，2，…，n+1.在能体现问题本质的前提下做出如下假设：3数值分析3.1模态分析选取以下物理参数进行简要数值分析：浅拱弹性模量34.5 GPa，跨径300 m，截面惯性矩9.8 m4，单位长度质量4.4×104kg/m；斜拉索弹性模量210 GPa，长度115.5 m，单位长度质量10.4 kg/m，横截面积6.3×10-3m2，初始索力1 MN，拉索倾角30°.实际工程中支座的竖向刚度大概有7个数量级，因此选取两端弹性支座的无量纲刚度为k1= k2= 1 000.对应的实际刚度为1.25×107N/m.为验证论文方法的正确性，利用有限元分析软件ANSYS15.0建立了相应的有限元模型.斜拉索采用Link1单元模拟，浅拱采用Beam3单元模拟，弹性支承采用Combine14单元模拟.表1和图2列出了根据论文方法和有限元模拟得到的结构前八阶频率和前五阶模态.可以看到，论文方法计算得到的结果和有限元模拟得到的结果吻合非常好，虽然第五阶频率的相对误差稍微有点大，但其绝对误差只有0.055 6（1.098 1～1.042 5）.另外，仔细观察第五阶模态可以发现，索在有限元中只有拖动效应，而没有自身的振动，论文算法中体现出了索的自身振动和拖动效应，从而使索力加大，进而提高了结构的整体刚度，因此导致第五阶频率误差较大.3.2参数分析为研究基于该模型的斜拉桥更多动力学特性，采用论文中的计算方法对相关重要参数进行了分析.图4给出了k = 1 000和k = 10 000下模型的前五阶频率随浅拱矢跨比的变化曲线.从图中可以看出：在一定矢跨比范围内，某阶频率会随着矢跨比的增加而变大，随着矢跨比的继续增加，该阶频率将不再改变.论文称该影响范围为矢跨比对频率的影响域，随着支座弹簧刚度的变化，这个影响域也会随之发生变化.另外，图4（a）中的前两阶频率，图4（b）中的前三阶频率之间分别出现了频率曲线相互靠近而又分离的现象，即veering现象，这与文献[8]中观察到的现象一致.然而，各阶频率对支座弹簧刚度的敏感程度不同，如图3所示，第一、三阶频率随支座刚度的增加变化较小，因此在图4（a）中，veering现象发生在前两阶频率之间，而在图4（b）中，veering现象发生在前三阶频率之间.仔细观察图4（a）可以发现，当f = 0.022 5时，ω2≈ω1；当f = 0.018 3时，ω3≈2ω2.这表明模型各阶频率之间存在多种内共振关系，此时相邻阶模态之间会发生能量传递和模态互换，并导致索的大幅振动，工程中应注意设计参数以避免此现象的发生.图5给出了拉索垂度对模型的前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出前四阶模态频率随着拉索垂度的增加而缓慢减小，这是因为前四阶模态中拉索的振动主要由浅拱的拖动造成，随着拉索垂度的增加，拉索等效刚度减小，整体结构刚度也减小，从而频率减小.第五阶频率随着拉索垂度的增加先减小后增加，这是因为随着垂度的进一步增加，索与水平方向的夹角减小，索力的水平分量变大，从而导致浅拱的几何刚度增大，结构的频率增大.第五阶模态拉索自身振动幅度较大，因此拉索垂度對模型频率的影响也更加明显.图6给出了拉索倾角对模型前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出，前两阶频率随着拉索倾角的增加先缓慢增加，再缓慢下降，但总体来说变化幅度很小.当拉索倾角较小时，三、四、五阶频率随拉索倾角的增加变化不大，当拉索倾角继续增加到一定值时，频率会显著下降.这是因为随着倾角的增大，拉索两端锚固点水平距离不变，斜拉索变长，质量也随之增加，因此频率变小[14，15].另外，当拉索倾角增加到1.2左右时，第四阶和第五阶频率很接近，这是因为此时第四阶和第五阶模态都是索单独振动的局部模态，第四阶是反对称模态，第五阶是正对称模态；而当拉索倾角增加到1.3左右时，局部模态变为第三阶和第四阶，因此第三阶和第四阶的频率曲线发生了重合.论文在上述研究的基础上，为建立更为精细的斜拉桥动力学模型，考虑斜拉桥桥面板的初始构型以及支座刚度的影响，建立两端竖向弹性支承的多索-浅拱动力学模型，并对该模型进行参数分析.论文模型相比于其他模型（例如索梁模型）更接近斜拉桥的真实状态，可以对斜拉桥的面内特征值问题进行分析，从而更准确地揭示斜拉桥的动力学特性.另外，基于该模型可以对斜拉桥的非线性振动进行研究，揭示斜拉索的大幅振动机理，为实际工程提供参考.1两端弹性约束多索-浅拱模型考虑支座处基础变形的影响，将模型两端支座简化为竖向弹性支承，论文暂不考虑支座处转动弹性支承[12].图1为考虑斜拉桥初始构型之后，两端竖向弹性约束的多索-浅拱模型，分别建立坐标系soy和xjojyj（j = 1，2，…，n）描述浅拱和索的振动，根据索的数量将浅拱分为i段，i=1，2，…，n+1.在能体现问题本质的前提下做出如下假设：3數值分析3.1模态分析选取以下物理参数进行简要数值分析：浅拱弹性模量34.5 GPa，跨径300 m，截面惯性矩9.8 m4，单位长度质量4.4×104kg/m；斜拉索弹性模量210 GPa，长度115.5 m，单位长度质量10.4 kg/m，横截面积6.3×10-3m2，初始索力1 MN，拉索倾角30°.实际工程中支座的竖向刚度大概有7个数量级，因此选取两端弹性支座的无量纲刚度为k1= k2= 1 000.对应的实际刚度为1.25×107N/m.为验证论文方法的正确性，利用有限元分析软件ANSYS15.0建立了相应的有限元模型.斜拉索采用Link1单元模拟，浅拱采用Beam3单元模拟，弹性支承采用Combine14单元模拟.表1和图2列出了根据论文方法和有限元模拟得到的结构前八阶频率和前五阶模态.可以看到，论文方法计算得到的结果和有限元模拟得到的结果吻合非常好，虽然第五阶频率的相对误差稍微有点大，但其绝对误差只有0.055 6（1.098 1～1.042 5）.另外，仔细观察第五阶模态可以发现，索在有限元中只有拖动效应，而没有自身的振动，论文算法中体现出了索的自身振动和拖动效应，从而使索力加大，进而提高了结构的整体刚度，因此导致第五阶频率误差较大.3.2参数分析为研究基于该模型的斜拉桥更多动力学特性，采用论文中的计算方法对相关重要参数进行了分析.图4给出了k = 1 000和k = 10 000下模型的前五阶频率随浅拱矢跨比的变化曲线.从图中可以看出：在一定矢跨比范围内，某阶频率会随着矢跨比的增加而变大，随着矢跨比的继续增加，该阶频率将不再改变.论文称该影响范围为矢跨比对频率的影响域，随着支座弹簧刚度的变化，这个影响域也会随之发生变化.另外，图4（a）中的前两阶频率，图4（b）中的前三阶频率之间分别出现了频率曲线相互靠近而又分离的现象，即veering现象，这与文献[8]中观察到的现象一致.然而，各阶频率对支座弹簧刚度的敏感程度不同，如图3所示，第一、三阶频率随支座刚度的增加变化较小，因此在图4（a）中，veering现象发生在前两阶频率之间，而在图4（b）中，veering现象发生在前三阶频率之间.仔细观察图4（a）可以发现，当f = 0.022 5时，ω2≈ω1；当f = 0.018 3时，ω3≈2ω2.这表明模型各阶频率之间存在多种内共振关系，此时相邻阶模态之间会发生能量传递和模态互换，并导致索的大幅振动，工程中应注意设计参数以避免此现象的发生.图5给出了拉索垂度对模型的前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出前四阶模态频率随着拉索垂度的增加而缓慢减小，这是因为前四阶模态中拉索的振动主要由浅拱的拖动造成，随着拉索垂度的增加，拉索等效刚度减小，整体结构刚度也减小，从而频率减小.第五阶频率随着拉索垂度的增加先减小后增加，这是因为随着垂度的进一步增加，索与水平方向的夹角减小，索力的水平分量变大，从而导致浅拱的几何刚度增大，结构的频率增大.第五阶模态拉索自身振动幅度较大，因此拉索垂度对模型频率的影响也更加明显.图6给出了拉索倾角对模型前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出，前两阶频率随着拉索倾角的增加先缓慢增加，再缓慢下降，但总体来说变化幅度很小.当拉索倾角较小时，三、四、五阶频率随拉索倾角的增加变化不大，当拉索倾角继续增加到一定值时，频率会显著下降.这是因为随着倾角的增大，拉索两端锚固点水平距离不变，斜拉索变长，质量也随之增加，因此频率变小[14，15].另外，当拉索倾角增加到1.2左右时，第四阶和第五阶频率很接近，这是因为此时第四阶和第五阶模态都是索单独振动的局部模态，第四阶是反对称模态，第五阶是正对称模态；而当拉索倾角增加到1.3左右时，局部模态变为第三阶和第四阶，因此第三阶和第四阶的频率曲线发生了重合.论文在上述研究的基础上，为建立更为精细的斜拉桥动力学模型，考虑斜拉桥桥面板的初始构型以及支座刚度的影响，建立两端竖向弹性支承的多索-浅拱动力学模型，并对该模型进行参数分析.论文模型相比于其他模型（例如索梁模型）更接近斜拉桥的真实状态，可以对斜拉桥的面内特征值问题进行分析，从而更准确地揭示斜拉桥的动力学特性.另外，基于该模型可以对斜拉桥的非线性振动进行研究，揭示斜拉索的大幅振动机理，为实际工程提供参考.1两端弹性约束多索-浅拱模型考虑支座处基础变形的影响，将模型两端支座简化为竖向弹性支承，论文暂不考虑支座处转动弹性支承[12].图1为考虑斜拉桥初始构型之后，两端竖向弹性约束的多索-浅拱模型，分别建立坐标系soy和xjojyj（j = 1，2，…，n）描述浅拱和索的振动，根据索的数量将浅拱分为i段，i=1，2，…，n+1.在能体现问题本质的前提下做出如下假设：3數值分析3.1模态分析选取以下物理参数进行简要数值分析：浅拱弹性模量34.5 GPa，跨径300 m，截面惯性矩9.8 m4，单位长度质量4.4×104kg/m；斜拉索弹性模量210 GPa，长度115.5 m，单位长度质量10.4 kg/m，横截面积6.3×10-3m2，初始索力1 MN，拉索倾角30°.实际工程中支座的竖向刚度大概有7个数量级，因此选取两端弹性支座的无量纲刚度为k1= k2= 1 000.对应的实际刚度为1.25×107N/m.为验证论文方法的正确性，利用有限元分析软件ANSYS15.0建立了相应的有限元模型.斜拉索采用Link1单元模拟，浅拱采用Beam3单元模拟，弹性支承采用Combine14单元模拟.表1和图2列出了根据论文方法和有限元模拟得到的结构前八阶频率和前五阶模态.可以看到，论文方法计算得到的结果和有限元模拟得到的结果吻合非常好，虽然第五阶频率的相对误差稍微有点大，但其绝对误差只有0.055 6（1.098 1～1.042 5）.另外，仔细观察第五阶模态可以发现，索在有限元中只有拖动效应，而没有自身的振动，论文算法中体现出了索的自身振动和拖动效应，从而使索力加大，进而提高了结构的整体刚度，因此导致第五阶频率误差较大.3.2参数分析为研究基于该模型的斜拉桥更多动力学特性，采用论文中的计算方法对相关重要参数进行了分析.图4给出了k = 1 000和k = 10 000下模型的前五阶频率随浅拱矢跨比的变化曲线.从图中可以看出：在一定矢跨比范围内，某阶频率会随着矢跨比的增加而变大，随着矢跨比的继续增加，该阶频率将不再改变.论文称该影响范围为矢跨比对频率的影响域，随着支座弹簧刚度的变化，这个影响域也会随之发生变化.另外，图4（a）中的前两阶频率，图4（b）中的前三阶频率之间分别出现了频率曲线相互靠近而又分离的现象，即veering现象，这与文献[8]中观察到的现象一致.然而，各阶频率对支座弹簧刚度的敏感程度不同，如图3所示，第一、三阶频率随支座刚度的增加变化较小，因此在图4（a）中，veering现象发生在前两阶频率之间，而在图4（b）中，veering现象发生在前三阶频率之间.仔细观察图4（a）可以发现，当f = 0.022 5时，ω2≈ω1；当f = 0.018 3时，ω3≈2ω2.这表明模型各阶频率之间存在多种内共振关系，此时相邻阶模态之间会发生能量传递和模态互换，并导致索的大幅振动，工程中应注意设计参数以避免此现象的发生.图5给出了拉索垂度对模型的前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出前四阶模态频率随着拉索垂度的增加而缓慢减小，这是因为前四阶模态中拉索的振动主要由浅拱的拖动造成，随着拉索垂度的增加，拉索等效刚度减小，整体结构刚度也减小，从而频率减小.第五阶频率随着拉索垂度的增加先减小后增加，这是因为随着垂度的进一步增加，索与水平方向的夹角减小，索力的水平分量变大，从而导致浅拱的几何刚度增大，结构的频率增大.第五阶模态拉索自身振动幅度较大，因此拉索垂度对模型频率的影响也更加明显.图6给出了拉索倾角对模型前五阶频率的影响曲线.从图中可以看出，前两阶频率随着拉索倾角的增加先缓慢增加，再缓慢下降，但总体来说变化幅度很小.当拉索倾角较小时，三、四、五阶频率随拉索倾角的增加变化不大，当拉索倾角继续增加到一定值时，频率会显著下降.这是因为随着倾角的增大，拉索两端锚固点水平距离不变，斜拉索变长，质量也随之增加，因此频率变小[14，15].另外，当拉索倾角增加到1.2左右时，第四阶和第五阶频率很接近，这是因为此时第四阶和第五阶模态都是索单独振动的局部模态，第四阶是反对称模态，第五阶是正对称模态；而当拉索倾角增加到1.3左右时，局部模态变为第三阶和第四阶，因此第三阶和第四阶的频率曲线发生了重合.。

索结构工程设计实例分析与索结构特点作者：屈明来源：《科技创新导报》 2011年第21期索结构工程设计实例分析与索结构特点屈明（天津市铁道部第三勘察设计院建筑分院天津 300457）摘要：阐述张弦梁结构的基本概念，引用具体实例说明张弦梁结构的设计方法。

其次介绍了索的刚度和索结构的三种受力状态。

关键词：张弦梁结构索结构刚度预应力三种受力状态中图分类号：TV73 文献标识码：A文章编号：1674-098x(2011)07(c)-0000-00大跨度张弦梁结构是近十余年来快速发展和应用的一种新型大跨空间结构形式。

结构由刚度较大的抗弯构件(又称刚性构件，通常为梁、拱或桁架)和高强度的弦(又称柔性构件，通常为索)以及连接两者的撑杆组成;通过对柔性构件施加拉力，使相互连接的构件成为具有整体刚度的结构。

天津站无站台柱雨棚的主体屋架结构就是张弦梁结构,其最大跨度为48.525m。

雨棚分东西两部分，西侧雨棚宽度为147m，长度为213m，纵向设温度缝一道，分为2个温度区段；东侧雨棚宽度为253.5m，长度213m,纵向设温度缝两道,分为3个温度区段。

雨棚纵向共有20榀刚架，榀间距为20m。

每一榀刚架又由五连跨横向5榀张弦梁刚架组成，跨度从南到北分别为48.525m,41.1m,41.95m,41.95m ,39.5m。

刚架的纵向平面外稳定由屋面的支撑系统保证。

刚架梁为张弦梁，柱为圆钢管混凝土柱，规格为。

柱顶标高9.5m,通过四棱锥状的分叉柱与张弦屋架铰接连接，锥角为，锥体高度为3.3m，分叉柱与张弦屋架以销轴形式实现理想铰接。

分叉柱为圆钢管，直接过渡成锥形钢管。

张弦梁屋架中上弦为拱形桁架结构，拱顶标高15.9m.矢高3.1m。

预张力索为低松弛冷拔钢丝束，强度设计值1670，直接充当屋架的下弦，外形是一条下凹的抛物线，垂跨比接近1:30.索与拱形桁架之间通过“V”字状的竖腹杆连接。

拱形桁架弦杆为圆钢管，腹杆为圆钢管。

天津富民桥可转动索夹的研发
韩振勇;彭春阳;张日亮;黄家珍;李文献
【期刊名称】《桥梁建设》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】空间缆索结构的悬索桥主缆线形是空间结构,吊索也是空间结构.空间缆索结构悬索桥的索夹在体系转换时需要与吊索一起在空间进行转动.阐述了一种新型的可转动索夹,其结构能较好地适应空间缆索结构悬索桥体系转换的需要.该索夹已在天津富民桥工程中得到应用.
【总页数】3页(P12-14)
【作者】韩振勇;彭春阳;张日亮;黄家珍;李文献
【作者单位】天津城建集团有限公司,天津,300073;柳州欧维姆机械股份有限公司,广西,柳州,545005;柳州欧维姆机械股份有限公司,广西,柳州,545005;柳州欧维姆机械股份有限公司,广西,柳州,545005;柳州欧维姆机械股份有限公司,广西,柳
州,545005
【正文语种】中文
【中图分类】U443.38
【相关文献】
1.可转动索夹及球铰底座在自锚式空间索面悬索桥中的应用 [J], 黄小龙;王伟;王泽岸
2.空间缆索结构悬索桥索夹的研发 [J], 彭春阳;黄家珍;张日亮;李文献
3.天津富民桥可转动索夹的性能研究 [J], 张日亮;彭春阳;黄家珍
4.天津的桥——富民桥 [J], ;
5.中科富图工业集成制造研究院等5个高端研发机构集体落户天津未来科技城 [J], 陈庞
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一种新型大跨度索-拱结构受力性能研究的开题报告一、研究背景近年来，由于城市化进程的快速发展，人们对于现代交通基础设施建设的需求越来越迫切，大跨度索-拱结构的运用在高速公路、城市轨道交通等领域得到广泛运用。

大跨度索-拱结构是一种集索、拱于一体的钢结构形式，具有跨度大、重量轻、造价低、能进一步节省对净空高度的要求和具有很强抗风荷载和地震力的特点。

目前，国内外对于大跨度索-拱结构的研究较少，仍然缺少全面、系统、深入的研究。

二、研究目的本研究旨在探究大跨度索-拱结构的受力性能，深入探讨其结构形式、荷载响应、疲劳性能等方面，为该领域的发展提供理论依据和技术支撑。

三、研究内容与方法1.结构形式研究：分析大跨度索-拱结构形式的历史发展和应用现状，总结各种结构形式的优缺点。

2.荷载响应研究：建立大跨度索-拱桥荷载响应计算模型，分析各种荷载情况下结构受力性能变化规律，对结构的抗风、抗震能力进行探讨。

3.疲劳性能研究：采用不同的加载工况，考虑疲劳裂纹扩展的过程和损伤累积效应，分析大跨度索-拱桥的疲劳性能，提出相应的抗疲劳措施。

4.结构优化研究：通过上述研究，对大跨度索-拱结构进行优化设计，提高其受力性能和安全性。

四、研究意义1.对于大跨度索-拱结构的研究具有重要现实意义，有利于促进该领域的发展和推广应用。

2.本研究对于完善大跨度索-拱结构的设计标准、提高结构的安全性能和运行效率具有指导意义。

3.本研究可为类似结构的设计提供借鉴和参考。

五、研究进度安排1.前期调研和文献阅读（4周）2.结构形式研究（6周）3.荷载响应研究（12周）4.疲劳性能研究（14周）5.结构优化研究（10周）6.撰写论文（8周）七、预期研究成果1.对大跨度索-拱结构的受力性能进行系统分析和综合评价，为该领域的研究和应用奠定基础。

2.提出相应的抗疲劳和优化措施，为类似结构的设计和建设提供借鉴和参考。

3.发表学术论文2篇以上，参加国内外学术会议并做报告。

- 131 -工 程 技 术0 引言随着国内桥梁技术的不断发展，桥梁的形式越来越多，例如现浇混凝土T 梁、现浇混凝土箱梁和钢箱梁等，其中钢箱梁由于其具有自重轻、施工速度快、环境影响小、噪声小等优势，在桥梁项目建设中应用得越来越广泛。

但是钢箱梁其体形比较大，须用专业设备运输及吊装，并且会影响现场交通，增加安全隐患，且钢箱梁后期的维护费要高于现浇混凝土梁[1]。

因此，加强钢箱梁施工技术研究，对提高其技术水平和降低整体施工成本是非常有必要的。

1 工程概况成都经济区环绕线高速公路蒲江至都江堰段新建工程TJ-9标段，怀远互通福桥村大桥，K385+191福桥村大桥跨华怀路。

桥梁中心桩号为K385+191，起始里程为K385+140.5，终止里程为K385+241.5，全长101m，上部结构形式为20m 预应力混凝土简支小箱梁、55m 钢箱梁，下部结构采用桩柱式桥墩、肋板式桥台。

主线整体式双幅桥：2×[0.45m（防撞栏）+15.8m（行车道）+0.45m（防撞栏）]+0.1m（分隔带）=33.5米。

其中第二跨采用55m 钢箱梁跨越华怀路。

钢箱梁钢材主要采用Q345qC 钢板，其性能满足《碳素结构钢》（GB/T700-2006）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）的要求。

该55m 钢箱梁断面示意图如图1所示。

2 钢箱梁施工的重点、难点分析该55m 钢箱梁最大质量约为185t，起吊要求高，再加上须上跨华怀路，现场吊装施工半径为9m，吊装施工空间有限，因此，如何在有限的空间下安全高效地将钢箱梁精准吊装到位是施工的难点。

3 吊装方案该大桥项目中，55m 钢箱梁为加工厂分段制作而成，然后使用专业半挂牵引车将钢箱梁分段运至现场，进行单箱室吊装施工。

主线桥分段示意图如图2所示，箱梁分段质量见表1。

因该钢箱梁是等高度箱型结合梁，且自重比较大，按最不利因素考虑最终决定使用350t 履带吊进行主梁吊装，并使用一台200t 汽车吊辅助吊装钢箱梁的横向连接块、挑梁及支架等。

空间索面自锚式悬索桥设计施工关键技术研究摘要：近年,桥梁建设已经突破了传统理念的束缚,逐渐向新型、景观等多方向发展。

天津海河富民桥作为这一趋势的一个尝试和探索,取得了一定的经济和社会效益。

结合在桥梁设计中的体会,希望能为今后类似桥梁的结构设计提供一些参考,取长补短做出设计精品,达到桥梁结构与人、自然的和谐统一,体现以人为本和可持续发展的设计理念。

关键词：空间索面自锚式悬索桥；设计构思；关键技术1引言本次桥梁的方案设计过程中主要的出发点是人性化无障碍设计思路,充分考虑了其周边环境以及天津海河两岸开发建设的需要,设计了机动车、非机动车与行人处于不同空间的形式,打破了常规的人行道与行车道板处于一个平面的常规,将人行道设置在主梁中间的下方,既利用了双主梁之间的透光特点,又减小了桥面的宽度,避免了行人和车行之间的互相干扰,减少了噪音和废气的污染,体现了以人为本的设计理念。

2 工程简介松原天河大桥南汊桥为40+100+100+40m的独塔空间索面自锚式悬索桥，主塔采用人字型钢筋混凝土结构，主梁为钢混组合梁，锚跨为混凝土加劲梁，钢梁与混凝土梁连接部位设有钢混结合段。

3 方案概述3.1 方案比选锚固系统安装一般有2种方法﹕①散件组装和②整体吊装。

散件安装是在梁上先安装、固定前锚板和后锚板，然后开始穿索导管。

整体吊装是锚固系统先在地面或者工厂内全部组装完成，然后采用汽车吊吊装至梁上进行安装固定。

松原市天河大桥通过对两2种方案从施工进度、质量、安全、经济等多方面比选后，最终选择“工厂组装、整体吊装”的安装方案。

（见下表1）.3.2 方案实施后锚板平面尺寸较大，市场上单块钢板平面尺寸有限，采用多块钢板焊接成整体，索道管和前锚板直接加工而成。

构配件加工制作完成后根据设计图纸要求将所有构配件组装成整体，形成锚固系统，然后运输至现场，利用大型汽车吊吊至梁上通过测量定位进行锚固系统安装固定。

4关键技术4.1空间模型计算。

自锚式悬索桥结构计算量大,难度高。

天津解放桥恢复开启工程应力监测
孙建军;岳澄;石九州;张伟;梁园;王曰启
【期刊名称】《实验力学》
【年(卷),期】2009()3
【摘要】为使有80年历史的钢结构桥——天津市海河上的解放桥恢复开启功能,需对其进行全面整修,并对原桥的活动跨作较大的改造。

为使解放桥恢复开启工作安全顺利实现,掌握活动跨承载下的力学性能,采用了实验应力分析电测法对活动跨进行称重、开启及预压试验进行监测。

监测结果表明:解放桥在施工中是安全的,在恢复开启功能的运营中也是安全的。

监测结果为类似工程的安全修建和科学施工提供了依据。

【总页数】5页(P239-243)
【关键词】施工监测;承载性能;开启功能;电阻应变
【作者】孙建军;岳澄;石九州;张伟;梁园;王曰启
【作者单位】天津工程师范学院;天津大学力学系
【正文语种】中文
【中图分类】O348
【相关文献】
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