大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析_王戒躁

大跨径人行悬索桥合理成桥状态确定和结构参数敏感性分析作者：李文光王文帅胡景云王皓磊杨靓来源：《西部交通科技》2023年第12期摘要：为优化大跨径人行悬索桥设计方法，文章以一座双塔地锚式人行悬索桥为工程背景，采用Midas Civil软件建立全桥模型，通过改变跨度比、主缆矢跨比、塔梁约束形式、索塔约束形式等参数，对大跨径人行悬索桥结构参数进行敏感性分析，研究其改变对结构静力性能的影响，同时分析抗风缆对大跨径人行悬索桥动力特性的影响。

结果表明：合理增大主缆矢跨比对减小主缆应力和主塔内力起明显作用；索塔滑移的约束形式能够极大降低塔底弯矩；塔梁铰接的约束形式更适合此类大跨径人行悬索桥；合理增大跨度比可以减小锚碇锚固端的拉力与主塔内力；架设抗风缆大幅度提高了结构刚度，也提高了结构整体稳定性。

关键词：人行悬索桥；结构参数；静力性能；动力特性；敏感性分析中图分类号：U448.25 A 40 128 60 引言目前国内人行悬索桥设计尚未形成行业规范，设计者多参考公路悬索桥，但由于人行悬索桥更加纤细、轻柔［1］，因此不一定适用《公路悬索桥设计规范》（JGT/D65-05-2015）［2］中的结构参数。

此外，合理的结构参数能够很大程度地减少工程造价、降低施工难度，故对大跨径人行悬索桥结构参数进行敏感性分析具有十分重要的工程意义。

近几年，国内学者对悬索桥结构参数敏感性分析的研究逐渐增多。

苏龙等［3］分析了结构参数变化对主缆跨中垂度的影响，为主缆线形调整提供了参考；张翼等［4］对主梁采用板桁结构的悬索桥进行参数分析，研究发现改变下平联斜腹杆尺寸和弦杆截面尺寸对一阶振型影响显著；陈伟华等［5］研究了不同结构参数对悬索桥动力特性的影响，结果表明，随着矢跨比的减小，主缆侧动频率减小，适当增大主缆刚度和主塔刚度分别对减小主缆侧动频率和侧弯频率有显著作用；彭益华等［6］研究了中央扣对大跨径悬索桥结构动力特性的影响，结果表明，设置中央扣对提高结构反对称扭转频率、增大结构的整体刚度、提高静风稳定性有显著作用；郭小权［7］研究了自锚式悬索桥缆索系统和塔梁系统参数的改变对成桥状态确定的影响；黄明金［8］研究了小矢跨比人行悬索桥的力学性能，结果表明，小矢跨比设计增大了悬索桥整体的结构刚度，进而提高了结构横向静风稳定性。

大跨度悬索桥的动力特性分析研究摘要：悬索桥又称吊桥，是一种古老的桥型，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的悬索作为上部结构主要承重构件的桥梁类型。

由于其结构比较轻柔对动荷载比较敏感，进行桥梁结构的动力特性分析对桥梁的抗震设计、健康检测和维护具有十分重要的意义。

随着桥梁跨度的增大，加之悬索桥是一种刚度小、变形大的柔性结构，体系的几何非线性突出，基于有限元法对悬索桥的动力特性以及结构刚度对其影响进行研究具有重要的理论意义和工程实际价值。

结构刚度是影响悬索桥动力特性的重要因素，本文就加劲梁刚度、索塔刚度、主缆刚度、吊索刚度等对双塔单跨悬索桥固有频率的影响进行研究。

关键词：大跨度；悬索桥；动力分析1.大跨度悬索桥的动力分析的意义悬索桥的振动特性是悬索桥动荷载行为研究的基础。

桥梁结构的振动包括自振频率和振型等,它反映了桥梁结构的刚度和质量分布的合理性,是桥梁结构振动响应分析、抗震设计和抗风稳定性研究的基础。

桥梁结构的动力特性包括自振频率、振型和阻尼。

悬索桥结构在动力激励作用下,在空间上各向振动的振型和频率都是需要的。

但一般被分为四种类型:竖向、纵向、横向和扭转振型。

然而,实际情况却是一种位移通常会与另外一种位移耦合,特别是竖向位移与纵向位移耦合在一起,横向位移与扭转位移耦合在一起。

甚至有时候,四种位移同时耦合在一起。

耦合情况决定于结构几何和支撑条件等因素。

一阶扭转振动频率与一阶竖向振动频率比值越大,桥梁具有更好的抗风稳定性;桥梁抖振则需要考虑多振型的参与。

因此,动力特性分析是桥梁结构动力性能研究的重要内容之一。

在悬索桥进入大跨径结构的阶段,其加劲梁的刚度不断地相对减少,当加劲梁的高跨比小于1/300时,采用线性挠度理论分析悬索桥所产生的误差将不容忽视,为此有限位移理论开始应用于现代悬索桥的结构分析中,使悬索桥的分析计算更加精确。

基于矩阵位移法的有限元技术能适应解决复杂结构的受力分析,一些有代表性的研究成果逐渐完善和发展了有限位移理论。

中大跨度悬索桥抗震性能影响分析龙金涛【摘要】文章结合中大跨度悬索桥抗震性能分析实例,通过桥梁有限元软件Midas/Civil,采用非线性时程分析方法对中大跨度悬索桥进行抗震性能影响分析,探究中大跨度悬索桥在地震荷载作用下的响应特性.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P60-63)【关键词】中大跨度悬索桥;阻尼器;抗震设计【作者】龙金涛【作者单位】新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院,新疆乌鲁木齐830006【正文语种】中文【中图分类】U441+.3由于中大跨度悬索桥具有布置灵活方便、造型美观等优点，使其在我国广泛应用。

但由于其受地震灾害考验的时间较短，且对中大跨度悬索桥的地震响应系统性分析、抗震设防策略不足[1]，因而如何经济地抗震、减震及防震设计是一个具有重大研究意义的课题。

本文以具体的工程实例为背景，通过桥梁有限元软件Midas/Civil，采用非线性时程分析方法，对中大跨度悬索桥抗震性能影响进行分析，利用有限元分析方法探究中大跨度悬索桥在地震荷载作用下的响应特性。

本文介绍的工程实例为某大跨径悬索桥，此桥为一座单跨叠合梁悬索桥，主跨长度L=450 m；其主塔为对称布置的钢筋混凝土门式桥塔，塔高H=83.5 m；桥宽D=38 m；桥面设置双向六车道、非机动车道及人行道等。

主梁采用箱型双主梁+钢横梁形式，且钢横梁中心梁高h=2.5 m；机动车道和非机动车道的铺装厚度分别为0.2 m、0.03 m；主跨共设吊索：39对，吊索纵距：10.5 m。

采用平行钢丝吊索(双吊杆销接式)，直径：φ=5 mm，σb=1.67 GPa；主缆横向中心距：d=25 m；单根主缆股数：n=70；σb=1.77 GPa悬索桥采用重力式锚定。

2.1 主缆自重垂度及阻尼比计算主缆在张力下的变形主要受三种因素影响：受拉情况下引起的线性弹性变形；自重引起的非线性垂度效应；构造永久变形性伸长。

大跨径悬索桥主缆线形分析目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究目的及内容 (5)1.3.1 本文研究目的 (5)1.3.2 本文研究的主要内容 (5)1.3.4 本文研究的技术路线 (7)第二章悬索桥分析理论和主缆线形计算方法 (8) 2.1悬索桥分析理论 (8)2.1.1 弹性理论 (8)2.1.2 挠度理论 (9)2.1.3 非线性有限元理论 (10)2.2主缆成桥线形计算方法 (11)2.2.1 抛物线法 (11)2.2.2 分段悬链线法 (15)2.2.3 有限元法 (20)2.3主缆空缆线形计算方法 (26)2.3.1 悬链线法 (26)2.3.2 有限元法 (28)2.4本章小结 (29)第三章悬索桥主缆线形计算分析 (30)3.1工程概况 (30)3.1.1 依托工程简介 (30)3.1.2 主要材料特性 (38)3.1.3 主缆设计点坐标 (38)3.1.4 主缆下料长度 (41)3.2主缆成桥线形计算分析 (43)3.2.1 抛物线法 (43)3.2.2 分段悬链线法 (44)3.2.3 有限元法 (45)3.2.4 成桥线形对比分析 (47)3.3主缆空缆线形计算分析 (52)3.3.1 悬链线法 (52)3.3.2 有限元法 (53)3.3.3 空缆线形对比分析 (55)3.4主缆施工阶段线形分析 (59)3.4.1 施工过程模拟 (59)3.4.2 施工阶段主缆控制点变化分析 (61) 3.5主缆线形计算方法适用性分析 (65) 3.5.1 主缆成桥线形计算方法适用性 (65) 3.5.2 主缆空缆线形计算方法适用性 (67) 3.6本章小结 (69)第四章主缆无应力索长计算分析 (71) 4.1抛物线法 (71)4.2分段悬链线法 (72)4.3有限元法 (73)4.4索鞍无应力索长修正 (76)4.4.1 计算理论 (76)4.4.2 修正结果 (78)4.5无应力索长对比分析 (78)4.6本章小结 (81)第五章主缆线形参数影响分析 (82)5.1主缆线形影响参数 (82)5.2主缆弹性模量影响 (83)5.2.1 弹性模量方案选取 (83)5.2.2 弹性模量对主缆线形影响分析 (84) 5.3索股自重影响 (88)5.3.1 索股自重荷载集度方案选取 (88)5.3.2 索股自重对主缆线形影响分析 (88)5.4主缆跨度影响 (92)5.4.1 主缆跨度方案选取 (92)5.4.2 主缆跨度对主缆线形影响分析 (93)5.5温度影响 (95)5.5.1 温度效应计算原理 (95)5.5.2 温度变化方案选取 (96)5.5.3 温度变化对主缆线形影响分析 (97)5.6本章小结 (101)结论与展望 (102)参考文献 (104)攻读学位期间取得的研究成果 (107)致谢 (108)第一章绪论第一章绪论1.1 概述悬索桥以悬索结构为主要承重构件，主缆、吊杆、锚碇、主塔、加劲梁和桥面铺装为悬索桥主要组成部分，自古以来这种悬索状的桥型就存在，通常被称作吊桥[1]。

第1篇一、引言悬索桥作为一种古老的桥梁结构形式，因其独特的力学性能和美学价值，在现代桥梁建设中仍占有一席之地。

随着我国经济的快速发展和桥梁建设技术的不断进步，悬索桥的设计和施工水平得到了显著提升。

本报告通过对悬索桥设计数据的分析，旨在探讨悬索桥设计的关键参数、力学性能、结构优化以及施工安全等方面的问题，为悬索桥的设计和施工提供理论依据和实践指导。

二、悬索桥设计关键参数分析1. 主缆参数主缆是悬索桥的主要承重构件，其参数直接影响桥梁的承载能力和稳定性。

主要参数包括：（1）主缆直径：主缆直径决定了其抗拉性能和刚度，一般根据设计荷载和跨径进行确定。

（2）主缆间距：主缆间距影响桥面宽度、抗风性能和施工难度。

（3）主缆锚固方式：锚固方式分为重力锚和拉力锚，选择合适的锚固方式对桥梁的稳定性和耐久性至关重要。

2. 吊杆参数吊杆是连接主缆和桥面的主要构件，其主要参数包括：（1）吊杆直径：吊杆直径决定了其抗拉性能和刚度，一般根据设计荷载和跨径进行确定。

（2）吊杆间距：吊杆间距影响桥面平整度和抗风性能。

（3）吊杆锚固方式：锚固方式分为锚板锚固和拉索锚固，选择合适的锚固方式对桥梁的稳定性和耐久性至关重要。

3. 桥塔参数桥塔是悬索桥的支撑结构，其主要参数包括：（1）桥塔高度：桥塔高度影响桥梁的整体稳定性和抗风性能。

（2）桥塔截面形状：桥塔截面形状影响其抗风性能和施工难度。

（3）桥塔材料：桥塔材料主要分为钢结构和钢筋混凝土结构，选择合适的材料对桥梁的耐久性和经济性至关重要。

三、悬索桥力学性能分析1. 承载能力悬索桥的承载能力主要取决于主缆、吊杆和桥塔的力学性能。

通过有限元分析，可以确定桥梁在不同荷载下的应力、应变和变形情况，确保桥梁的承载能力满足设计要求。

2. 稳定性悬索桥的稳定性主要包括抗风稳定性和整体稳定性。

通过风洞试验和数值模拟，可以评估桥梁在不同风速和风向下的稳定性能，确保桥梁在恶劣天气条件下的安全运行。

3. 耐久性悬索桥的耐久性主要取决于主缆、吊杆和桥塔的耐腐蚀性能。

第 ３ 期
常
赞： 大跨 度悬 索桥受 力 特性敏 感参 数分析
８ ５
构 的热 物理 性质 、 件形状 等． 构 由于 日照 温差 和骤 然
降温在 时 间上 变化 快 、 用 范 围存 在局 部 性［ ， 作 ２ 难 ］
以进行 整体 分析 ， 在这 里， 体 变 形 大 ， 于 仿 真 分 析． 据 整 便 根
多， 如结 构 自重 、 温度 、 构 刚 度 和边 界 条 件 等 结构 结 参 数． 由于悬 索桥 的柔性 比较 大ｒ 在 静力荷 载作 用 ¨， 下 桥梁将 产 生较大 的变 形． 这些 因素 的不 确定 性 会
对 悬索桥 线形 产生 一 定 的影 响 ． 以往 对 于 自锚 式 悬 索 桥结构 参数 的敏 感 性 分析 较 多 ， 锚 式 悬索 桥 结 地
０ ２０ ０ ４ ０ ０ ６０ ０ ８０ ０ １０ ００
距加劲 果左 端距 离， ＿
化［ ， ５ 一般 可增 加 １ ～ １ ％ ， 凝 土 强 度 实 际值 ］ Ｏ ５ 混 往往 比规 范建 议值 高 ， 这使 得 混 凝 土 弹性 模 量 Ｅ值 比规 范建 议值 高 ， 考规 范 建 议 值 以及 结 合具 体 情 参
得 出的结论 可 为 以后 同类桥 梁 的设 计 和施工 提供 有 益 的理 论参 考依 据．
实 际工程 中结构 尺 寸 和容 重 均 在局 部会 有 出入 ， 以 及加 劲梁 在安装 过 程 中要 加 入 大量 的螺 栓 ， 拼接 板
等 ， 以结 构 的 自重有 可能 大于设 计值 ， 就对桥 的 所 这
０ 引 言
在 实 际施 工 过程 中 ， 响悬 索 桥 线形 的 因素很 影
Ｃ ０ 筋砼 门式框 架结构 （ 图 １ ． 桥划 分 为 ５ ７ ５钢 如 ）全 ０

第47卷第6期2014年6月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEEＲING JOUＲNALVol．47Jun．No．62014基金项目：交通运输部联合科技攻关项目（2010-353-341-230）作者简介：王邵锐，博士研究生收稿日期：2013-05-15超大跨自锚式悬索桥施工过程中力学性能的试验研究王邵锐1周志祥1，2吴海军1，2（1．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074；2．重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地，重庆400074）摘要：为了研究超大跨自锚式悬索桥施工过程中的力学行为，以跨径160m +406m +160m 的双塔双索面超大跨自锚式悬索桥———武西高速公路桃花峪黄河大桥为依托，按照1/30的几何缩尺比和1ʒ1的力学缩尺比进行试验模型设计及全桥模型试验研究。

试验结果揭示出三跨自锚式悬索桥施工过程中“主缆平衡点偏移效应”，且理论论证了“主缆平衡点偏移效应”的适用条件，分析出边、中跨主缆不同的非线性效应和变形规律及吊索索力随施工过程的变化规律，指出基于无应力状态控制法、确保吊索张拉安全的吊索二次张拉法和边、中跨主缆位移弱相干性不同的适用条件，得出交界墩及塔梁结合处支反力随施工过程的变化规律及加劲梁配重大小和时机的控制因素，对同类工程具有借鉴意义。

关键词：超大跨；自锚式悬索桥；模型试验；力学性能；变化规律中图分类号：U448．25文献标识码：A文章编号：1000-131X （2014）06-0070-08Experimental study on the mechanical performance of super long-spanself-anchored suspension bridge in construction processWang Shaorui 1Zhou Zhixiang 1，2Wu haijun 1，2（1．School of Civil Engineering Architecture and Construction ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ；2．State Key Laboratory Breeding Base of Mountain Bridge and Tunnel Engineering ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ）Abstract ：A test model with geometric scale and mechanical scale of 1/30and 1ʒ1of Taohuayu Yellow Ｒiver Bridge ，a super long-span self-anchored suspension bridge with double towers and double planes ，was manufactured to study the mechanical properties of super long-span self-anchored suspension bridge in construction process．The results reveal Offset Effect of Main Cable Balance Point of three-span self-anchored suspension bridge in construction process ，whose applicable conditions are then demonstrated theoretically．Change law of hanger force ，nonlinear effect and deformation law of main cable force in both side-span and middle-span are analyzed．Double tensioning method of hanger is proposed based on the unstressed state controlling method and different conditions of the Weak Interference of Cable Displacements in both side-span and middle-span are pointed out．Change law of support reaction at joint pier and pier-girder junction is summarized and controlling factors are concluded ，which can be referred by other engineering cases．Keywords ：super long-span ；self-anchored suspension bridge ；model experiment ；mechanical performance ；change rulesE-mail ：ruiruiplace@163．com引言自锚式悬索桥与地锚式悬索桥不同，它的主缆直接锚固在加劲梁的梁端，由加劲梁直接承受主缆的水平分力，不需要庞大的锚碇。

随着大跨度悬索桥在国内的修建 , 其施工计算与施工控制分析的准确性对确保成桥后的 结构线形符合事先设计要求至关重要 , 而施工计算与施工控制分析的首要任务便是精确定出 主缆空缆状态的线形 , 然后才能以此为前提 , 按施工工序考虑实际的施工荷载 、加劲梁吊装 和固结先后顺序及结构的实际刚度 , 逐阶段计算得出 ; 又因为悬索桥是一种非线性行为很强 的柔索结构体系 , 线性迭加原理不再适用 , 即便是在同样的荷载集度下 , 因加载过程的不同 和结构体系形成过程的不同均会产生不同的结构内力和位移[ 1 ] , 因此 , 不能够象斜拉桥那 样 , 从成桥状态出发通过 “拆桥”的所谓 “倒退分析”来获得主缆空缆状态 . 本文从成桥状态下已知的主缆 、加劲梁和索鞍位置出发 , 根据索的力的平衡条件及变形 相容条件 , 由缆索无应力长度不变的原则 , 针对成桥状态和空缆状态来建立缆索状态方程 , 采用 Ait ken 加速迭代技术计算出满足精度要求的缆力水平分量 H 及支座竖向力 P , 然后将 H 、 P 代入主缆空缆状态的曲线方程 , 计算出主缆任意点的坐标 , 达到对悬索桥主缆空缆的 线形分析 . 下面将给出该法具体推演过程并以虎门悬索桥为例进行计算分析 .
( x) 于是 , 可得到空缆状态下主缆任意 x 处的 Lagrange 坐标 s′ ( x) = s′
∫
0
x
) 2 ・d x = 1 + ( y′
( 11)
又 , 空缆状态下主缆任意 x 处由主缆自重引起的弹性伸长量为 ΔL ( x ) =
∫
0
x
Hq Hq Hq Hq ql 2q ql ( 1 + ( y′ ) 2) d x = [x sh ( ・x ) + ・ sh ] ( 12) EA 2 EA 2q Hq Hq 2q Hq

Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ＳｕｐｅｒＬｏｎｇＳｐａｎ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ＣＦＲＰ Ｃａｂｌｅｓ ｕｎｄｅｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１ ，Ｃｈｉｎａ） （
西 第 ㊀ 南 ㊀ 交 ㊀ 通 ㊀ 大 ㊀ 学 ㊀ 学 ㊀ 报 ４９ 卷 降 将 使 结 构 变 得 更 轻 柔 ， 使 其 对 行 车 荷 载 、 风 荷 载 、 构 的 设 计 应 用 以 及 掌 握 结 构 的 动 力 特 性 ， 以 利 结 构 地 震 作 用 等 更 趋 敏 感 ， 动 力 荷 载 成 为 其 主 要 控 制 荷 的 健 康 检 测 和 加 固 维 修 ， 研 究 结 构 的 动 力 特 性 与 各 ［ ］ 载 构 参 数 的 关 系 是 非 常 必 要 的 力 特 性是 进 行 动 力 分 析 的 基 础 ， 因 此 ， 准 结 ．动 ． 营 过 程 中 ， 结 构 参 确 分 析 其 动 力 行 为 十 分 必 要 ．运 程 概 况 数 可 能 发 生 变 化 ， 参 数 变 化 将 会 导 致 结 构 动 力 特 性 １㊀ 工 ［ ］， 改 变 ． 研 究 依 托 国 家 划 课 题 以 某 海 峡 为 ㊀ ㊀ 本 ８６３ 计 超 大 跨 径 缆 悬 索 桥 作 为 一 种 新 型 组 工 ＣＦＲＰ 主 程 背 景 ， 探 索 性 设 计 了 超 大 跨 径 缆 悬 索 ＣＦＲＰ 主 ［ ］ 合 结 构 ， 它 的 动 力 特 性 与 其 结 构 参 数 之 间 的 关 系 还 桥， １ ４００ ｍ ＋ ３ ５００ ｍ ＋ １ ４００ ｍ， 跨 径 设 置 为 桥 不 清 楚 ， 国 内 外 也 尚 无 相 关 文 献 ．为 了 这 一 新 型 结 跨 布 置 见 图 １．

文章编号：１６７３－６０５２（２０１８）０７－００３０－０４ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０１８．０７．００７基于ＣＦＤ的大跨度悬索桥主塔抗风性能分析安伟胜（河北省交通规划设计院　石家庄市　０５００１１） 摘　要：大跨度悬索桥在跨越大江、大河、深沟、峡谷时越来越受到青睐，而随着桥梁跨度增大、索塔的增高，大跨度悬索桥越发轻柔，对风致振动也越加敏感。

在施工过程中，较高、较柔索塔在独塔状态下的抗风性能相对较差，应予以高度重视。

对某主跨８２８ｍ的铁路悬索桥主塔，运用流体动力学（ＣＦＤ）方法模拟分析了主塔断面在风作用下的涡振性能。

结果表明，索塔断面背风侧有明显的漩涡脱落，较钝的索塔断面易受风致涡振影响；独塔状态下索塔的涡振风速为１５～１８ｍ／ｓ，风速相对较低，发生概率较高；建议采用较为圆滑的断面并在独塔施工中做好横向连接，同时尽量避免在多风季节施工。

关键词：大跨度悬索桥；主塔；ＣＦＤ；抗风性能；风致振动中图分类号：Ｕ４４８．２５ 文献标识码：Ａ 随着人们对便捷交通的需求不断提高，当跨越大江、大河、深沟、峡谷时，大跨度悬索桥成为最主要的桥型之一。

而悬索桥的主塔，作为桥梁主要的受力结构，随着主塔高度的增加，其结构更加轻柔，稳定性能降低，对风致振动也越加敏感。

作为最主要的受力结构，主塔一旦出现破坏，整个桥梁的安全性、耐久性势必会大打折扣。

而施工中的索塔约束较少，施工至一定高度后柔性较大，容易受风致振动的影响。

所以，加强大跨度悬索桥主塔施工过程中的风致振动研究具有非常重要的意义。

采用流体动力学（ＣＦＤ）方法模拟分析了主跨８２８ｍ的铁路悬索桥主塔在风作用下的涡振性能，结果表明较钝的索塔断面易受风致涡振影响，且发振风速较低，受风振影响概率较高，建议采用较为圆滑的断面并在独塔施工中做好横向连接，同时尽量避免在多风季节施工。

１　工程简介某大跨度铁路桥梁设计方案布置如图１所示，桥址位于较深的“Ｖ”型峡谷，采用一跨跨越的方案，桥梁孔跨布置为２０８ｍ＋８２８ｍ＋２０８ｍ，主跨矢跨比为１／１０．５，主桥桁架式钢梁采用连续体系，根据地形情况，边跨设置有辅助桥墩，吊索在边跨处设置不完全吊索。

收稿日期：2019-04-08作者简介：龚兵传(1984-)，男，工程师研究方向：桥梁工程悬索桥主缆施工方法主要有空中编缆法(AS)和预制平行索股法(PPWS)[1]。

其中AS 法历史悠久，施工经验成熟，但是投入大、施工速度慢；而PPWS 法施工速度快、占用场地小，在我国悬索桥施工中得到广泛应用，如虎门大桥、江阴大桥、润扬大桥等均采用了PPWS 法进行主缆施工。

但是，悬索桥主缆的PPWS 法施工工艺复杂、施工质量要求高，我国在这一领域起步较晚，特别是大跨径悬索桥的PPWS 法，施工经验还较少。

通过调查研究总结，国内悬索桥主缆施工中出现的主要问题有：索股尺寸精度控制不足、索股成型难、索股内部钢丝应力差、锚固技术不成熟，以及索股架设的散索、扭转、鼓丝、索股回窜下垂(俗称呼拉圈)等问题[2-4]。

针对上述问题，广大研究人员从架设牵引系统、索股提升、横移、整形、入鞍、临时锚固等多个方面提出解决措施[5]，成效明显，同时部分管道架设也借鉴公路、铁路等悬索桥主索架设技术采用PPWS 法进行架设[6]，施工效率和质量均得到提升。

本文通过搜集大量文献资料，并对以往类似工程案例进行分析和研究，初步得出针对上述问题的解决措施，并在清云高速公路西江特大桥主文章编号：1671-8496-(2019)-03-0026-05大跨径悬索桥主缆PPWS 法施工关键技术应用与研究龚兵传（广东省长大公路工程有限公司，广东广州511431）摘要：主缆结构作为悬索桥的主要承重结构，在施工过程中经常会出现索股扭转、鼓丝、散丝，绑扎带断裂等情况，为了有效控制上述问题带来的不良影响，本文通过调查研究法和经验总结法分析问题产生原因并研究得出有效解决措施，形成一套悬索桥主缆PPWS 法施工关键技术，为后续类似工程提供经验借鉴。

关键词：悬索桥；主缆；PPWS ；施工技术中图分类号：U445.46文献标识码：AApplication and Research of PPWS Construction Key Technologiesfor Main Cable of Long-span Suspension BridgeGONG Bing-chuan(Guangdong Provincial Changda Highway Engineering Co.Ltd.,Guangzhou 511431,China)Abstract:As the main load-bearing structure of suspension bridge,the main cable structure often encounters prob-lems such as torsion of strand,drum wire,loose wire and breakage of tie-up band in its construction process.In order to effectively control the adverse effects caused by the above problems,this paper analyses the causes of the prob-lems through investigation and research methods and experience summary method,and puts forward effective solu-tions,and thus forming a set of PPWS method for main cable of suspension bridge.The key technology of engineer-ing can provide experience for similar projects.Key words:suspension bridge;main cable;PPWS;construction technique第18卷第3期广东交通职业技术学院学报V ol.18No.32019年8月JOURNAL OF GUANG DONG COMMUNICATIONPOLYTECHNICAugust 2019缆施工中得到了进一步验证，形成了一套悬索桥主缆施工关键技术，为类似工程提供经验借鉴。

大跨度悬索桥受力特性敏感参数分析常赞【摘要】In order to accurately grasp variation situations of inner deflection for long-span suspension bridge during construction and running stage, the mechanical characteristics of this type bridge are studied. A bridge is taken as the studying case in this article. A three dimensional space finite element model is built with the large-scale finite element calculation program. The paper analyzes the effects of self-weight, temperatures, tiffness and boundary condition on the deflection. The results show that self-weight and temperatures have a greatest impact on the linear. Tiffness and boundary condition have a smaller impact on deflection. These results can provide reference for the construction of the bridge.%为了准确把握地锚式悬索桥在施工阶段和运营阶段结构线形的变化，以某大跨悬索桥为例，采用有限元方法建立全桥三维仿真计算模型，分析了结构自重、温度、刚度、边界条件对桥梁线形的影响及规律．结果表明，自重和温度对桥梁线形影响较大，桥塔刚度的改变对悬索桥线形影响较小，改变索鞍处边界条件对悬索桥线形影响较小．【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P84-87)【关键词】悬索桥;有限元;参数;线形;敏感性【作者】常赞【作者单位】长沙理工大学土木与建筑工程学院,长沙410004【正文语种】中文【中图分类】U448.250 引言在实际施工过程中,影响悬索桥线形的因素很多,如结构自重、温度、结构刚度和边界条件等结构参数.由于悬索桥的柔性比较大[1],在静力荷载作用下桥梁将产生较大的变形.这些因素的不确定性会对悬索桥线形产生一定的影响.以往对于自锚式悬索桥结构参数的敏感性分析较多,地锚式悬索桥结构参数对全桥线形的研究较少本文是以一座在建的大跨度悬索桥为工程背景,该桥为单跨地锚式悬索桥,南岸为隧道式锚,北岸为重力式锚,主梁为钢箱梁,跨中设中央扣,索塔为钢筋混凝土门式框架结构,是一个很典型的地锚式悬索桥例子,运用大型通用有限元程序建立全桥模型,通过改变重要参数结构自重、温度、结构刚度和边界条件分析这些参数对全桥静力特性的影响,得出的结论可为以后同类桥梁的设计和施工提供有益的理论参考依据.图1 全桥模型图1 建立模型运用大型通用有限元程序建立了该桥全桥三围空间模型.该桥主跨为820 m,吊杆分布为13.2 m+62×12.8 m+13.2 m,南岸桥塔高139.442 m,北岸桥塔高127.442 m,南岸锚定为隧道式锚,北岸锚定为重力式锚,钢箱梁高3 m,宽29.1 m,索塔为C50钢筋砼门式框架结构(如图1).全桥划分为507个单元,共有517个节点.主缆和吊杆为只受拉桁架单元,加劲梁和索塔为梁单元.桥塔均为固定支座,跨中位置主缆和加劲梁垂直连接采用刚性连接.2 影响桥梁结构的参数2.1 结构自重结构自重主要由结构的尺寸和容重来确定,但实际工程中结构尺寸和容重均在局部会有出入,以及加劲梁在安装过程中要加入大量的螺栓,拼接板等,所以结构的自重有可能大于设计值,这就对桥的整体线形和受力产生了影响.自重偏重一般在5%～10%,为了让结果更加明确且具有对照性,在这里分别取自重增加5%、10%、20%来分析自重改变对该桥静力特性的影响.2.2 温度影响温度分布的外部因素主要是大气温度变化的作用,如日照、昼夜温差、寒流、风、雨、雪等各种气象因素的作用.影响温度分布的内部因素主要是结构的热物理性质、构件形状等.由于日照温差和骤然降温在时间上变化快、作用范围存在局部性[2-4],难以进行整体分析,在这里不考虑这两种温度荷载.年温差变化较均匀,整体变形大,便于仿真分析.根据设计资料,体系降温为29℃,体系升温为26℃.2.3 桥塔刚度当结构各构件长度保持不变时,结构的刚度由构件材料的弹性模量E和几何特性A、I以及支撑条件决定.混凝土弹性模量随着时间的变化而变化[5],一般可增加10%～15%,混凝土强度实际值往往比规范建议值高,这使得混凝土弹性模量E值比规范建议值高,参考规范建议值以及结合具体情况,实际中混凝土弹性模量E取值通常比理论值要高10%左右.计算时分别取索塔刚度增加5%、10%、20%.2.4 边界条件桥梁结构的实际边界条件相当复杂[6-7],支承连接设施本身存在一定的摩阻力,并在外荷载下表现出弹性或非弹性的变形,与理想的“铰接”、“刚接”有一定的差异,所以桥的实际边界条件与设计时的边界条件也有一定的差别.该桥在设计时主索鞍位置处的边界条件是索塔和主缆在一点固结,而实际的边界条件是在主索鞍处主缆与索鞍在一条弧线上多点固结形成边界.分析时将索鞍位置的边界条件调整为主缆与索塔在多点固结3 参数的敏感性分析3.1 结构自重敏感性分析由于结构尺寸和容重的偏差,以及其他零部件的重量,在其他参数不变的情况下,分别考虑结构自重偏大5%、10%、20%.结构自重偏大导致成桥面下挠和索塔朝河面方向偏位(如图2所示).跨中下挠比较明显,偏重5%时最大下挠达到17 cm,偏重10%时最大下挠达34 cm,偏重20%时最大下挠达68 cm,桥面位移以跨中为对称轴成抛物线变化.索塔偏位自塔底向塔顶递增,偏重5%时索塔塔顶偏位最大达到1.9 cm,偏重10%时索塔塔顶偏位最大达到3.7 cm,偏重20%时索塔塔顶偏位最大达到7.5 cm.由此可见,自重的变化对该桥的线形有较大影响.3.2 温度敏感性分析考虑年温差作用,结构整体升温26℃,体系降温29℃.整体升降温对悬索桥位移的影响(如图3).当结构整体升温和降温时,对桥跨中的位移和塔顶影响最大,升温时跨中挠度增大,最大达到61 cm,降温时跨中挠度减小,最大值达到68 cm.升温时桥塔偏位增大,最大达到7 cm,降温时索塔偏位减小,减小最大值达5.3 cm.由图3可知,整体升温和整体降温对悬索桥线形产生的影响曲线基本对称,而单条曲线近似成抛物线.3.3 结构刚度敏感性分析混凝土的弹性模量随着时间是不断增大的,弹性模量增大使得混凝土实际强度值比设计值大,混凝土强度增加使得悬索桥的整体刚度增大,悬索桥索塔刚度变化对全桥线形的影响如图4所示.由图4可知索塔刚度增大,桥面上拱,索塔往背河向偏移,跨中上拱位移最大4 cm,塔顶位移仅1 cm.相对于桥的原始位移,由索塔引起的结构刚度增加对结构线形的影响不大.图4 结构刚度误差效应3.4 边界条件敏感性分析悬索桥的实际边界条件与设计时所用的边界条件是有一定差别的,改变该桥在索塔塔顶位置的边界条件,由主缆与索鞍在一点固结调整为主缆与索鞍在一条弧线上多点固结.改变边界条件对悬索桥线形的影响如图5所示.由图5可知边界条件的改变导致桥面位移减小,桥面上拱,跨中影响最大,索塔偏位基本保持不变.图5 边界条件误差效应4 结论(1)敏感性参数如:结构自重、温度、索塔刚度和边界条件对大跨悬索桥的线形都有一定的影响,对跨中挠度影响最大.而各参数中结构自重对悬索桥线形影响是最大的,其次是温度的影响,相对于自重和温度的影响,索塔刚度和边界条件对悬索桥的线形影响相对较小.(2)敏感性参数对主梁挠度的影响是:自重增大、整体升温导致桥面下挠增大,整体降温、结构刚度增大、改变索塔处边界条件使得桥面上拱挠度减小;敏感性参数对索塔线形的影响是:自重增大、整体升温使索塔向河心偏移,整体降温、结构刚度增大、改变索塔处边界条件使索塔向两岸偏移.(3)通过对敏感性参数的分析研究,可以提高悬索桥仿真计算的精度,准确的控制施工过程中的结构线形,对施工控制提供有益的理论参考.参考文献【相关文献】[1]张新军.大跨径悬索桥空气静力和动力分析的影响因素研究[J].计算力学学报,2007,24(3):285-288.[2]张永水,罗红,王祖华.温度对悬索桥空缆线形的影响分析[J].重庆交通学院学报,2005,24(6):21-24.[3]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001.[4]李盼到,朱巍志,郭慧乾.大跨度混凝土斜拉桥温度效应的研究与分析[J].特种结构,2007,24(1):76-80.[5]黄平明,王达,张永健.PC斜拉式桁架梁桥敏感参数分析[J].建筑科学与工程学报,2007,24(1):59-63.[6]满洪高,李乔,张育智.斜拉桥索梁锚固区边界条件对结构受力的影响[J].实验力学,2006,21(2):190-194.[7]施洲,赵人达.桥梁结构边界条件变异对固有振动特性的影响分析[J].振动与冲击,2007,26(2):141-170.。

大跨度悬索桥纵向减震参数敏感性分析
关萍;田平;苗峰
【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(043)005
【摘要】为了研究粘滞阻尼器参数对大跨度悬索桥地震响应的影响,以某大跨度悬索桥为背景,使用有限元软件建立模型,通过非线性时程分析,得到了大跨度悬索桥的地震响应.设计正交试验,分析了粘滞阻尼器的布置方案、速度指数α 和阻尼系数C 的变化对关键部位地震响应的影响,并对结果进行参数敏感性分析.结果表明:在大跨度悬索桥上设置粘滞阻尼器能有效减小结构位移.在梁端和梁塔交接处安置粘滞阻尼器时减震效果最佳.对于梁端位移、塔顶位移和塔底弯矩的影响能力从大到小依次排序为阻尼系数C、减震方案、速度指数α.
【总页数】7页(P1895-1901)
【作者】关萍;田平;苗峰
【作者单位】大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室,辽宁大连116622;大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室,辽宁大连116622;大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室,辽宁大连116622
【正文语种】中文
【中图分类】U448.25
【相关文献】
1.锚碇及索塔变位对大跨度悬索桥结构影响的敏感性分析 [J], 周艳青;严琨;王晓东;童育强
2.大跨度悬索桥结构状态参数敏感性分析 [J], 苏龙;杨絮;胡章立
3.大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析 [J], 毛玉东;李建中
4.移动车辆作用下大跨度悬索桥梁端纵向位移机理 [J], 黄国平;胡建华;华旭刚;王连华;崔剑峰
5.纵向限位连续梁桥分散减震效果参数分析 [J], 王常峰;陈兴冲;夏修身
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

来影 响体 系平衡 ， 表现 出大位移非线性力学特征 。为 了获得 大跨度悬索 桥成桥 主缆 的真实线形 及其 内力分 布 ，
基 于有 限单元法 ， 从主缆的几何形状 出发 ， 推导 了与主缆形状 一致的位移场 ， 然后通 过对节点水 平方 向和 竖直方 向平衡方程解藕 ， 推导 出主缆线形与结构系统参数 的关 系 ， 在此基础上 ， 进一步 推导 了主缆内力与结构 系统参数
通 过其几 何 形 状 的 改 变 来 影 响 体 系 平 衡 ， 表 现 出 大 位移 非线 性力 学 特 征 。主缆 线 形 主 要 由主 缆 的
数 单元 法 Ｊ ， 两 结 点 曲线 单元 法 等 。 可 以说 ， 现 有 的索 结 构 研 究 方 法 有 其 自身 的优 点 ， 对 某 些 具 体 的索式 问题 能 够 得 到 近 似 解 ， 但 也 有 其 自身 的
桥 面较高 ， 且 其跨 度 和宽 度 的 比值 很 大 ， 用 现 有 的 测 量方法 ， 难 以确 定 成 桥 后 的 主 缆 线 形 。 而 如 果
元方 法 ， 推导 出 主缆线 形 与 结 构 系统 参 数 的关 系 。
运用 本文 方 法 ， 在 获 得 吊索 索 力 和 吊点 沿 桥 向分 布 的条件 下 ， 只 需 实 测 成 桥 主缆 上 若 干 吊点 的相 对 坐标 ， 就能 解得 主缆 的线 形及 其 内力 分 布 。 １ 计 算 原 理
局 限性 ， 对 于 大 跨 度 悬 索 桥 成 桥 后 主 缆 线 形 及 其 内力 分布识 别 ， 至今研 究 成果鲜 见 。 成桥 主缆 由于受 到 其 本 身 自重 及 吊索 拉 力 的
水平张力 、 吊索索力及其本身荷载集度确定 ， 在成 桥 状态 ， 主 缆线形 能 反 映 吊索 的索 力 ， 同时 还 能反 映 出其 本 身 的 内力 分 布。 因 而 ， 成 桥 主 缆 的真 实 线形 ， 是研 究悬 索桥 索 结构 受 力 状 态 的关 键 ， 对 成

大跨径自锚式悬索桥受力分析探究摘要：随着桥梁建设的不断发展，越来越丰富的桥型被推广应用，而且大跨径的桥梁建设也建设得越来越多。

对于大跨径悬索桥而言，以前一般采用的是地锚式，而随着自锚式悬索桥概念的提出，大跨径悬索桥越来越多的采用了自锚式悬索。

相对于传统的地锚式而言，大跨径自锚式悬索桥的主要特点是将主缆直接锚固在了加劲梁两端，取消了大体积的锚碇，从而降低了基础的承载力。

本文将根据自锚式悬索桥梁的施工、结构形式以及特点对其的受力进行分析。

关键词：大跨径；自锚式悬索桥；受力情况Abstract: with the development of the bridge construction, more and more rich bridge have been used widely, and long-span bridge construction and building more and more. For long-span suspension bridge, the journal is commonly before type, and with the self-anchored suspension bridge in the concept of long-span suspension bridge more and more used since the anchor type suspension cable. Compared with the traditional uplift for type, long-span self-anchored suspension bridge is the main characteristics of main cable directly in the anchorage stiffening girder ends, canceled bulky anchorage, which reduce the bearing capacity of the foundation. This paper will according to the self-anchored suspension bridge construction, the structure of the beam form and characteristics of the analyzing the force.Keywords: long-span; The self-anchored suspension bridge; stress随着桥梁建设的不断发展，越来越多类型的桥梁被推广应用，而且随着社会经济的不断发展，大跨度桥梁的也建设得越来越多。

文章编号:1003-4722(2005)03-0021-04大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析王戒躁,钟继卫(中铁大桥局集团桥科院有限公司,湖北武汉430034)摘 要:采用非线性有限元分析软件,对千米级悬索桥线形影响较大的8个参数进行主缆跨中标志点标高的分析,得到了各个参数在单位变化量时,产生主缆跨中标志点标高的影响值,并根据实际可能发生程度,提出主缆架设前和架设中需重点关注的参数。

关键词:悬索桥;主缆;线形影响量;索长;有限元法;分析中图分类号:U448.25文献标识码:AAnalysis of Major Parameters Having Influences on Geometryof Main Cables of Long -Span Suspension BridgeW ANG Jie -zao,ZHONG Ji -wei(Bridg e Science Research Institut e L td.,China Zhong tie M ajor Bridg e Eng ineering Gro up,Wuhan 430034,China)Abstract:By m eans of so ftw are fo r nonlinear finite elem ent analy sis,this paper analyzes theelevation of m ar k po ints at midspan of the main cables of suspensio n bridg e for the eig ht m ajo r parameters that have consider able influences on the g eom etry of the cables o f the bridg e w ith span longer than 1000m,obtains the influence values o f the elevatio n at unit variatio n of each of the parameters,and also points out the parameter s that need special concern before and during er ec -tion o f the cables in accordance w ith the actual po ssibility of the influence occurrence.Key words:suspension bridg e;main cable;influence amount of geometry;cable leng th;f-i nite elem ent method;analy sis收稿日期:2005-04-26作者简介:王戒躁(1967-),男,高级工程师,1989年毕业于西南交通大学工程力学专业,工学学士,1994年毕业于西南交通大学工程力学专业,工学硕士。

大跨度悬索桥主缆的架设
王武勤
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】综述悬索桥主缆架设的主要施工方法和工艺，包括先导索、猫道、主缆的架设。

【总页数】1页(P14)
【作者】王武勤
【作者单位】铁道部第一工程局
【正文语种】中文
【中图分类】U448.255.4
【相关文献】
1.大跨度悬索桥主缆架设 [J], 王武勤
2.悬索桥主缆架设施工中的测量控制--以武汉市鹦鹉洲长江大桥主缆架设测量控制为例说明 [J], 赵燕
3.大跨度悬索桥主缆及吊索的安装质量控制 [J], 梁春晗
4.基于主缆内部输气的大跨度悬索桥除湿系统总体设计 [J], 万田保;陈巍;沈锐利;王忠彬
5.大跨度悬索桥主缆状态敏感参数分析 [J], 周广腾
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。