1、提篮型系杆拱桥竖转技术简要介绍：1. 立项依据及国内外技术背景1.1立项依据随着世界经济的快速发展，大跨径桥梁建设在21世纪必将进入一个高潮时期。桥梁将不断向着更长、更大和更柔方向发展。在结构体系和施工方法上都具备卓越跨越能力的钢管混凝土系杆拱，将会成为拱桥发展的引导性潮流，为拱桥跨径的继续推进提供实现的可能。钢管混凝土拱桥在中国的兴建，目前正处于上升阶段，跨径在不断突破，系杆拱理论技术在实践应用基础上的进一步完善，将为钢管混凝土拱桥的发展注入新的活力。大跨度钢管混凝土主拱肋施工方法及竖转施工技术的进一步完善将为大跨度桥梁建设提供技术基础和实现可能。桥梁的桥型、结构、材料、施工工艺等是在相互促
2、进的过程中不断发展的。随着钢管混凝土拱桥的应用推广，它的施工问题日益受到社会各界的重视。目前大跨度钢管混凝土拱桥主拱肋施工技术已取得了相当的研究成果，众多科学家为保证施工的顺利进行，做了许多有益的技术探索，此外国家赞助的科研项目和新修订的技术规范中有关钢管混凝土拱桥的内容都对这种桥型的发展起到了有力的指导和促进作用。为使自锚钢管混凝土“提篮式”拱桥在设计、施工、监控方面走向成熟和规范，对各重点施工工序从理论到实践实施有效控制，提出了“大跨度钢管混凝土拱桥施工方法及邳州运河特大桥主拱肋竖转施工研究”课题。通过本课题研究，必将使该桥型在施工中更加成熟，以提高施工质量和技术水平，不断拓宽其应用范围。
3、1.2国内外技术背景常用的钢管混凝土拱桥的施工方法可分为：支架法、缆索吊装法、转体施工法。（1）支架施工法。钢管混凝土拱桥的结构设计往往由施工内力所控制，因此它的发展可以说是随着施工方法的不断改进而不断发展的。早期的钢管混凝土拱桥主要采用支架施工法，在桥跨位置架设支架，在支架上完成主拱肋的拼装或主拱圈的浇筑，整个施工过程处于无应力状态。它的施工机械比较简单，施工技术不太复杂。但随着桥跨的不断增大，尤其对于那些跨越大江大河和深谷沟壑的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，施工设备和临时设施的费用将急剧上升，无论从施工的角度还是从经济的角度考虑，这种方法都不适合大桥的建设。因此钢管混凝土拱桥跨径要实现
4、大的突破，施工方法必须要有大的改进，使主拱圈成为自架设体系。对于小跨径的钢管混凝土系杆拱桥，支架法还是可以考虑采用的一种施工方法，它操作简单，安全可靠，适合于规模较小的施工队伍。支架施工方法可分为三种：a.先梁后拱法。b.先拱后梁法。 c.满堂支架法。（2）缆索吊装法。这种施工方法符合自架设施工的三个关键要点：a.先期施工的结构部分要轻、强度要高，且能为后续施工的结构部分提供强有力的支撑；b.架设过程的受力情况与成桥后的受力情况要基本一致，减少临时辅助设施；c.自架设体系桥梁先后架设部分先后受力，因而结构要有受力自调整能力或能够借助外来力量调整内力。缆索吊装施工法是大跨度拱桥实现自架设施工的主
5、要方法之一。在峡谷或水深流急的河段上，或在通航的河流上需要满足船只的顺利通行，缆索吊装由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工比较稳妥方便等优点，而在拱桥施工中被广泛采用。缆索吊装施工是在六十年代应用于双曲拱桥施工的基础上发展起来的。在广泛的工程实践过程中，这种方法得到了很大的发展并积累了丰富的施工经验。缆索吊装法在应用于钢管混凝土拱桥的施工后，极大促进了该类桥型的发展，同时，也使自身有了更多的创新，形成了适合钢管混凝土拱桥施工特点的施工技术。由于大跨径钢管混凝土系杆拱桥中，钢管拱肋节段多、重量大，因此在传统的缆索吊装施工方法上进行了改进和创新，采用了一些新的技术和施工工艺。
6、缆索吊装法应用于钢管混凝土拱桥主拱肋施工，主要有两种施工方式：一种是类似于斜拉桥施工技术的千斤顶斜拉扣挂技术；一种是利用悬索桥主索原理的主缆悬挂技术。两种施工技术力学原理不一样，但主要的施工机具设备相差不大。对于邳州市京杭特大桥提篮型拱桥施工建设，缆索吊装法主要施工工艺缺点：施工时需要架设的临时索塔高达米，组拼难度相当大；空中拱肋对接、线形调整操作复杂繁琐，实现有较大的困难。临时地锚处于软土地面，锚体的耗用材料较多；工程量大，高空作业多，机械设备造价较高，修筑临时设施投入较大。鉴于京杭特大桥提篮式桥型的特殊结构，利用缆索系统，在空中实行对接，难度较大，施工周期长，施工质量难以提高等因素，经过专
7、家论证此方案不宜用于京杭特大桥的实际施工中。（3）转体施工法。钢管混凝土系杆拱桥的施工方法是典型的结构组分不断增加的自架设方法，其主拱圈截面是不断形成的，截面中先后形成的组分先后受力。在继承了一般性拱桥施工方法的基础上，钢管混凝土系杆拱桥施工技术进一步充实了缆索吊装施工方法的内容，并且另辟巧径，拓展了转体施工方法这一前沿技术领域，首创了平面转体施工法，更新了拱桥建设的传统观念，并在转体质量、施工工艺、施工方法等方面都有新的突破，成为土木工程界独具特色的新科研热点。转体施工法应用于钢管混凝土系杆拱桥的架设过程，促进了拱桥的发展，相应的也促进了自身在施工工艺、施工方法等方面的完善和突破。转体施工法
8、是一种较新的施工方法，正越来越多地被桥梁工作者们所考虑并采用。转体施工法是将拱桥主拱圈大致分为两个对称的半跨，分别在桥梁施工现场两侧利用实际地形先做好简单支架或拱胎模架，在支架或模架上按照设计拱轴线形完成组拼拱肋桁架节段和横向连接构件的工作，并用扣索将组拼成形的半跨拱肋与转体系统动力设备连成一体，然后操作动力系统施使拱肋旋转一定空间角度实现主拱肋的合龙。转体施工根据主拱圈绕拱座的转动方向可分为三种：a.竖向转体施工法。b.平面转体施工法 c.竖转、平转组合法。邳州市京杭特大桥的转体施工，设计分为三个阶段完成：支架上拼装、钢管拱竖转、合拢段吊装。技术方案设计的主导思想是在主桥主跨的正投影直线段内
9、，利用预设支架，完成主拱钢管桁架结构的大节段拼装，然后利用索塔和液压提升系统将完成拼装的半拱钢管桁架，竖转至设计高程，然后实现空中合拢。本竖转施工方案具有以下特点：竖转施工较好的解决了提篮式拱桥的安装线型，控制内距，同时也改善了操作人员超高空作业的工作环境，提高了安全感和工作效率，桁架的焊接质量也得到了保证。钢管桁架在施工过程中体系内力容易控制，施工设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高。施工工序简洁，施工操作规范化程度高，操作规程明确，施工进度迅速。施工过程中合理布设临时支架，协调通航水道，运河航运不会受到施工的影响。施工设备、物资及人员投入少,经济可行。此方案通过专家论证，可以
10、克服提篮式钢管拱桥施工过程中的几个控制难点，可操作性高，施工快捷，满足工程施工需要，是邳州市京杭特大桥的最佳施工方案。2.技术特征、主要技术指标和创新点2.1技术特征本项目产品的主要技术特征是：支持多种类似桥型的施工智能型操作安全、可靠、方便使用液压同步提升技术可外延应用于多个工程施工领域2.2主要技术指标桥梁主跨度：235米主拱肋高度：58.75米竖转最大角度：26提升钢索最大索力：4758KN提升钢绞线：直径 15.24mm，抗拉强度1860KN/mm2，1.1KG/m液压油缸：2000KN 额定压力穿芯结构：18束/根锚具系统：CBF-E10-ALP 齿轮泵，理论流量14.5L/min，
11、额定压力 16Mpa，辅助电机 Y100L2-4型，额定转速1440r/min，额定功率3KW。提升系统：25SCY14-1B 手动变量柱塞泵，额定压力 31.5Mpa，额定转速1500r/min，全开实际流量为35L/min，主电机为三相异步电动机，额定转速1460r/min，额定功率15KW。2.3创新点采用竖转施工方法架设大跨度提篮式钢管混凝土拱桥主拱肋；针对提篮式拱桥主拱肋、边拱肋内倾线形的特点改进了扣索布置，采用八字拉结以适应主、边拱肋的线形要求，并在塔顶索鞍中设置侧向辊轴减少张拉扣索在竖向转体过程中的水平夹角，同时改进 了撑架上的转向块，使其同时满足扣索水平和竖向的转向要求。采用钢
12、轴活动铰来减少结构尺寸，减轻安装调节重量，并增设预埋钢板初定位施工环节来提高活动铰安装精度。3.与国内外同类典型产品技术性能的比较通过国家教委科技查新中心查新调研（见钢管混凝土拱桥转体施工技术查新报告 ） ，未发现国内外有同类型技术产品。4.解决关键技术的具体措施和技术方案（1）提篮式钢管拱桥八字拉结竖转施工系统工艺研究内容包含涉及竖转施工系统的扣索、塔架、索鞍、锚点和转铰各部件的工艺控制，以便空间三维曲线型拱肋对接及线形调整。解决的关键问题：本桥呈空间三维曲线，本课题着重解决复杂的空间拱肋成型问题，保证拼装精度和焊接质量。技术路线：缆索吊装方案和支架拼装、竖向转体方案的选择支架拼装竖向转体方
13、案设计沉打支架试验扣索整束入鞍式索鞍设计及制作竖转系统安装竖转实施及监测、监控。创新之处：整索入鞍及可调式索鞍对扣索约束的应用，适应了主边跨拱肋内倾的线形要求，竖转系统得以简化。（2）提篮式钢管拱桥管压砼施工阶段拱轴线监测与控制研究内容：根据事先制定混凝土压注顺序与施工方案，通过施工监测验证控制措施的可靠性。关键问题：严格控制拱轴线的偏移，当与设计值有偏差时，分析实际与理论计算的差异，提供将来设计预案。技术路线：钢管砼荷载一变形全过程分析。以京杭运河特大桥主桥的钢管砼构件为研究对象，进行轴心受压和偏心受压全过程分析计算，得到构件的全过程荷载- 变形曲线，并与实际结构的拱轴线进行比较，找出并修正
14、二者的差异，为施工监控提供理论依据。通过模拟施工加载的顺序，调整由于实际加载对桥梁线型的影响，同时注意应力测点的应力变化，并使之控制在有效范围内。荷载试验验证。根据前述研究结果，进行成桥荷载试验加载计算，并与荷载试验结果进行比较，对研究结果进行评价。创新之处：由于设计和施工过程中一些不可预料的因素影响，使各阶段的实际拱轴线往往与理论值有一些偏差，造成的直接后果是成桥后的实际拱轴线与设计不符，对今后桥梁的受力状态不利。通过研究对桥梁各主要控制截面的应力、线型的监控结果进行调整，从吊装合拢开始，就使其控制在有效范围内。（3）现场总线技术在竖转实时控制系统中的应用研究内容：各种现场总线形式的比较研究
15、，确定最优的现场总线用于同步控制系统。关键问题：采用现场总线来构成实时网络系统，使现场的每个节点既具有自主的调节功能，又能迅速地响应系统要求。技术路线：各种现场总线形式的比较研究确定最优方案标准硬件模块研究开发标准控制软件研究。创新之处：计算机控制液压同步系统是一套比较复杂的机电控制系统，它集成了计算机、传感器、液压方面的最新技术。计算机实时控制系统是这套系统的核心。现场总线构成的实时网络系统，可在竖转过程中通过计算机控制液压同步技术、保证大桥主体结构安全、快捷地竖转成功。（4）激光测距技术在竖转液压同步控制系统中的应用研究内容：结合竖转系统测量方面的特点，对现有的激光测距技术进行改进研究，利
16、用激光测距传感器的通讯模块采集竖转同步系统的同步信号，并传送给控制计算机，以提高竖转液压同步控制系统的可靠性。关键问题：一是要对两组扣索进行力比控制；二是要对主拱结构的两肋实现同步控制。技术路线：激光测距原理研究寻求一种适合竖转系统的测量方法激光测距传感器通讯模块研究以采集同步信号并传送给计算机激光测距可靠性研究，以提高激光测距传感器测量的准确性。创新之处：竖转控制系统实际上是一套计算机反馈控制系统，如何实时地获取两肋同步信号是系统实现同步控制的关键，国内外在这方面进行了许多研究，但不是因为现场安装困难被淘汰，就是因为精度差、实时性差不好被弃用。寻求一种比较合理的测量手段一直是液压同步控制技术
17、研究的热点。采用激光测距技术可较好地解决大桥竖转液压同步控制方面的难题。5.技术成熟程度该项研究成果已经在江苏省邳州市京杭运河特大桥施工中得到检验，该桥现已顺利完工交付使用。江苏省徐州市高速公路建设指挥部、连徐路 D2标项目经理部、江苏金泰钢结构有限责任公司作为该项技术产品的用户，对此反应良好。6.对社会经济发展和科技进步的意义本项技术产品能广泛用于钢管混凝土拱桥的建设领域，并在吨位、大跨度、大面积的超大型构件安装等工程领域可以推广和应用。随着电子计算机技术的应用，竖转施工工艺日趋完善，本项研究成果的技术将更方便的保证施工中系统的可靠性。作为一项新颖的建筑构件提升安装施工技术，它采用柔性钢绞线
18、承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升新原理，结合现代化施工工艺，将大吨位的结构件在低位拼装后，整体提升到预定的位置安装就位，实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件超高空整体同步提升，在施工的全过程中通过电子预警和提升设备的逆向自锁，确保了安装结构件和施工人员的安全，符合国际安全环保标准要求，推动施工企业管理向国际化、标准化方向发展。7.推广应用的条件和前景市场是技术成果服务的第一对象，我们开发的本项技术成果与发展迅速的计算机技术相结合，应有广泛的市场空间，其理椐如下：施工需求。钢管混凝土拱桥在中国大地上的兴建，目前正处于上升阶段，跨径在不断突破，系杆拱理论技术在实践应用基础上的进一步完
19、善，将为钢管混凝土拱桥的发展注入新的活力。大跨度钢管混凝土主拱肋施工方法及竖转施工技术将为大跨度桥梁建设提供技术基础和实现可能。造价优势。本项技术成果有效的缩短工程施工的周期，将大量的现场作业转移到工厂，节约了大量人力、物力和财力，降低了工程建设费用，为施工企业在建筑市场上竞标提供了竞争优势。安全要求。企业规模扩大和生产集约化程度的提高，促使企业采用80年代后期在国际上兴起的现代安全管理模式。此外在全球一体化背景的国际经济形势下，企业的社会责任和劳工标准等问题愈来愈引起各国的关注，安全要求已经成为当今社会对施工企业的一种标准化要求。本项技术产品充分考虑了施工人员对安全的需求，将大量的高空安装作
20、业变为低空和地面作业，体现了以人为本的管理理念，符合现代施工企业发展的需要，有利于增强企业的凝聚力和竞争力，改善企业在职业安全领域的企业形象。质量保证。本项技术产品将通常钢管混凝土拱桥施工中的大量制作、安装、焊接作业转化为工厂内作业，将现场施工作业转变为工厂加工作业，提高了工效、确保了工程结构物的质量。面向世界。进入 WTO 后，建筑市场边际的扩展为中国施工企业走向国际市场提供了契机。先进的技术可以为企业树立良好的品牌，赢得国际知名度，拓展企业市场。8. 存在的问题结合拱桥发展历史对大跨度钢管混凝土拱桥主拱肋施工方法进行纵向、横向的评估，可能会因为资料考证上的缺陷，出现微小的偏差；钢管砼拱桥近
21、年来在我国得到应用，由于在设计和施工中对该桥型的受力特点研究不足，无较成熟的实践经验可供借鉴，故本项技术产品的验证不够系统和充分。我们将进一步努力，对已建和在建桥梁进行研究，结合具体施工条件和施工桥梁对课题研究成果进行验证、测评以及对比分析，对本项技术产品加以完善和发展。另用桥梁博士建立一个模型：（不过这个软件是实现不了对该结构调索的）以前看到很多帖子讲到过这种结构，应该说这样的结构有好的一面也有很多的不足，能从结构形式的细节变动来克服这些不足会有很好的效果。增加的斜拉索主要增加了边跨的跨径，而由此带来了一系列的问题。 从楼主的模型图来说有这样几个优点和不足： 1、斜拉索拉在拱上，与拱的吊索一
22、起形成对拱的作用，合理的索力会使得这个作用施加在拱轴线上成为对拱的压力，对于拱的受力而言是有利的。2、倾斜的塔与拱脚的水平力相互抵消，合理的设置能消除大部分的水平推力，对基础有利。 3、跨中的斜拉索是空间的，增加了锚固的复杂性，而且锚固在拱圈上的索的张拉和后期的维护非常的不容易，如果要考虑后期的换索会更加的麻烦，一旦有单根拉索出现问题，结构的受力会受到很大的变化。 4、由于斜塔和拱脚产生的水平力会在基础部分产生很大的对基础的剪切力，基础的设计会变得不常规。 5、前面提到很多地方要求合理，而要做到合理需要大量的调值计算，调不通的时候甚至要调整结构的截面形式，拉索面积参数等等。计算难度会变得非常的
23、大，建议采用适于调值的有限元软件进行计算，得到合理的截面布置形式和拉索的受力后，对应把模型建立在桥博中进行活载计算等后期的设计工作。 另：对于这样的异种结构用桥博调斜拉索的工具会很不好用，常规的调索方法可能都会失效，必须建立合理的模型才能收到良好的效果。这是一个方案，由于是方案所以变更在所难免： 考虑拉索和拱的吊杆同位置锚固困难较大，而且桥净宽51米，两索面实在有难度，改为两道吊杆，一道拉索，受力与马来西亚的那座桥模式很接近。所以带来斜塔受力很复杂，且零号块不易处理。现在疑问也很多，呵呵： 1、斜塔高90米左右，在水中施工支架施工好像很不安全，考虑某高度以上预制吊装，可是拿什么吊？ 2、由于塔
24、比拱高差不是很大，所以基本不能利用桥塔缆索施工拱圈；支架施工好像也不现实。想出做临时塔、缆索吊装，好像费用满高。 。 有湘潭四桥的弟兄吗？哈哈，不吝赐教啊 于西尧同学，你的倾斜桥塔施工难度很大，塔脚处容易出现裂缝，桥塔在裸塔时候不能用来做缆索吊的临时索塔，且倾斜的桥塔与临时索塔在吊装拱时候会冲突，使吊装难度加大因此主拱或许可以采用广州新光大桥的那种整体提升。看你的主拱像是提篮拱，你的桥面宽51米，跨度我估计在400米左右，这样的宽跨比我觉得没有必要采取提篮拱，提篮拱单肋吊装难度大。你的斜拉索拉在拱上，使得传力路线太长。我个人建议：桥塔采用竖直的 H 型，拱采用平行拱，斜拉索拉在桥面上。楼上说得
25、很有道理，把修改过得模型传一份，请大家提提意见 马来西亚的8号桥斜塔采用的是滑模施工，据个人了解我们国内这种施工经验很少，哪位了解可以提供点资料，不胜感激，呵呵； 斜塔施工塔脚裂缝应该可以通过调整支架及地基刚度达到最小，对于斜塔施工我国也不是首例了； 整体提升拱段新光大桥提升高度85米，本桥在此范围之类，应该可以实现；提篮拱可以有效减小跨中横向受力，且造型美观，应该还是比较合理的； 这是个复杂体系的空间组合桥梁，不是画蛇添足，而是美观的力学体现。楼主能否把建立模型的命令流贴出来大家学习！谢谢！命令流很简单，因为没有开始细算，只是列出来几何特征，即每个单元的截面特性及实常熟是待修改的。拿出来也无
26、妨，大家可以看看大跨度钢箱提篮拱桥建模及动力特性分析发表时间：2007-10-2 作者: 王建军 周创理 邱夏平 来源: 万方数据关键字: 有限元分析 钢箱提篮连拱 动力特性 翘曲剪切变形基于大型通用有限元软件 ANSYS，利用有限元法建立了大跨度钢箱提篮连拱桥的分析模型，考虑了剪切和翘曲变形的影响，用 Block-Lanczos 法分析了其振动规律和动力特性，得到了大桥的振型、频率等资料数据，对大桥的动力性能做出评价，得出了一些有价值的结论，可作为同类型桥梁计算分析的参考。引言桥梁自振特性是研究诸如抗震、抗风设计和车桥振动分析等动力反应的基础，也是进行其他动力学分析，诸如反应谱分析、谐响应分
27、析的前提。随着桥梁结构型式的复杂化和桥梁跨度的增大，动力特性趋于复杂，有必要对其进行详细研究，为桥梁在设计、施工、运营中的管理提供依据。随着计算机的发展，应用数值方法，即有限元法把结构离散为杆、梁、壳、实体等各种单元，不但容易而且准确的求出结构振型和频率，而且可以考虑结构的细节变化。大型通用有限元程序 ANSYS 具有友善的前后处理界面，强大的求解器，是进行大型复杂结构动力特性分析的有力工具，本文应用 ANSYS 对一工程设计实例建模并进行模态分析，可以为同类桥梁动力分析提供有益的思路，寻找应用 ANSYS 分析桥梁结构的有效解决方案;同时也为实际的工程设计提供指导。1 工程概况该拱桥设计方案
28、为一座(3x10)m+(2x131.4)m+(3x10)m 中承式钢箱提篮无铰连拱桥，其主跨的桥面布置为(2xl.70)m 人行道(Zx6)m 机动车道，计算矢高26.40m.钢箱拱肋截面由拱脚向拱顶采用高度渐变宽度不变的形式，拱肋间采用圆钢管横联连接，拱肋内倾角为10.基础采用混凝土桩基，桥面系采用10cm 铣削钢纤维钢筋混凝土+7cm 改性沥青钢筋混凝土。采用带加劲肋工字型钢横梁，横梁与高强钢丝吊杆或钢管混凝土立柱相连。设计荷载标准为:公路工级，人群:2.75 KN/m.2 计算模型2.1 主拱肋建模大桥的主拱肋为钢箱截面，目前可采用的有限元建模方法大致有3种:普通梁单元，无法考虑梁截面的
29、剪切和翘曲变形;考虑剪切翘曲变形的梁单元;板壳或实体单元，精度高，但计算量大。考虑到本桥的几个特点:一是作为生命线工程具有重大意义;二是结构形式为大型复杂空间杆系结构;三是拱肋为箱型截面。若采用普通梁单元建模，无法考虑对箱型截面计算影响较大的剪切和翘曲变形的影响，从而计算精度难以保证，若采用板壳或实体单元建模，在进行非线性动力计算时则会耗费过多的机时，导致计算时间超出设计计算的预期。因此综合比较，最后采用考虑剪切和翘曲变形的高精度梁单元进行拱肋的建模。ANSYS 提供了可以自由输入材料特性的功能，所以通过自定义材料弹性模量、密度、泊松比等值来模拟任意材料，单元的划分采用功能十分强大的 BEAM
30、189单元。BEAM189是以 Timoshenko 梁理论为基础的，基于一阶剪切变形理论，截面上剪应力与剪应变假定其均匀分布(实际中一般并非均匀分布)，适合于细长或中等粗细的梁结构的分析，适用范围为长细比(GAL2/(EI)大于30的梁，短粗梁建议采用实体单元进行分析。长细比定义公式中为 G 剪切模量，A 为截面积，L 为构件长度，El 为梁的抗弯刚度。BEAM189的单元形函数为拉格朗日插值多项式，属于 CO 型单元，是二次(3节点)3-D 梁单元。通常每个端节点具有6个自由度(x，y 和 z方向的平动及绕各轴的转动及绕各轴的转动：UX、UY 、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)。该梁单
31、元采用 st.Venant 翘曲形函数模拟其扭转行为，需要的时候，可以通过一定设置来激活其第7个自由度 翘曲自由度，该单元可用于分析线性、大转动或非线性大应变等间题，还可考虑应力刚度，因此具备分析弯曲、横向或扭向稳定问题的能力。该单元还支持自定义截面形状及进行变截面梁的模拟，并且支持弹性、粘弹、粘塑、蠕变和塑性模型，横截面允许使用多种材料属性。Beaml89 单元还可根据需要选择输出梁节点位置处的计算结果、单元积分点的结果和截面积分点的结果，包括应力、轴力、应变、弯矩等等。对拱肋进行单元划分时，考虑到分析和提取结果的方便，在吊杆作用处、控制截面处、与横联等其它构件连接处都进行了分段，以做到更真
32、实的反应结构力学性能。2.2 吊杆建模吊杆采用只拉空间杆单元建模，仅在两端承受拉力的杆件，每个吊杆都使用1个杆单元模拟。ANSYS 中的 UNK10单元可满足建模的需要。LINK10单元是三维空间杆单元，每个节点有 UX、UY 、UZ 三个自由度。这是一个专为模拟空间索(CABLE)或间隙(GAP)而设立的单元，可设置其模拟空间的拉索或者吊杆，这时单元仅具有受拉(TENSION-ONLY)能力，如果单元受拉力为0或者出现压应力，则单元的刚度矩阵根据用户需要可以被:置零、仅在垂索纵向有很小的刚度、在垂索的纵向和面外的垂直方向都有很小刚度(仅在考虑应力刚化时) ，而且在模拟斜拉桥的拉索中，由于成桥
33、状态需要考虑的成桥索力，可以在 LINK10单元里以初应变的方式计入。在模拟拱桥中，没有初始的拉应力，所以初应变按照0来输入。2.3 桥面建模大桥桥面板采用 SHELL63单元来模拟，该单元是一种4节点弹性壳单元，每个节点具有6个自由度，即三个方向的线位移和三个方向的角位移(UX 、UY、 UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)可以通过相应的实常数设置来定义板壳四个边节点位置的厚度。SHELL63单元可以同时承受壳面内、外的荷载，同时具有壳单元算法和膜单元算法，该单元还可考虑应力刚化效应和大变形效应。这个单元是一个适合模拟线性、翘曲、中等厚度板壳的单元。桥面铺装的质量，按照等效方法平均分配至桥面
34、板单元当中，即通过改变SHELL63单元密度，增加了桥面铺装的质量，可以保证平动质量和转动惯量的正确模拟。2.4 墩台基础等其它部位建模桥墩和承台采用8节点线性实体单元 SOLID45来建模，地基与基础之间的相互作用根据 M 法原理采用弹簧单元 COMBIN14来模拟。根据以上原则和设计图纸以桥纵向为 X 轴、横向(河流向) 为 Y 轴、竖向为 Z 轴建立了三维空间模型，共采用了3308个梁单元，120个杆单元，4800个壳单元，11832个实体单元，270个弹簧单元，22809个节点。其有限元模型如图1所示。该桥的拱肋横联、立柱钢管采用 Q345-C 钢，钢横梁等采用 Q345-D 钢。吊杆
35、为横向双吊杆，材料采用平行高强钢丝束.靠近拱脚的两排吊杆采用 PES7-85高强钢绞线，中间的吊杆采用 PES7-55高强钢绞线。桥面板、墩上立柱混凝土、拱上立柱混凝土采用 c40;纵梁、墩台和桩基混凝土采用 C3O。模型在进行动力特性分析时所采用材料属性如表1所示。3 动力特性分析ANSYS 共有 7种特征值求解方法可供选择，本文选择了既适用于大模型的特征值求解，又适合包含壳体单元的 Block-Lanczos 方法。该法采用稀疏矩阵方程求解器，运行速度比较快，尤其在寻找给定系统的特征值范围时，Block-Lanczos 方法特别有效。计算结果与传统的子空间迭代法比较，精度相当(精确到小数点
36、后 4位数) ，但计算速度可提高数倍以上。大跨度钢箱拱桥基本频率与多种因素如桥梁跨径、结构型式、拱肋截面和横撑型式等都有关。在此对该大跨度钢管混凝土提篮连拱桥进行模态分析，提取前10阶模态进行分析其动力特性。该桥的前10阶振型和频率见表2，其中第一阶和第三阶的振型图见图2，图3.该大跨度钢箱提篮拱桥的前10阶自振频率总体来说分布比较密集，在面内外变形交替处频率值会出现稍大的变化，但基本上分布比较均匀，没有出现较大的跳跃，面内外变形交替出现，高阶振型呈复杂状态。第1、第2振型是拱肋和桥面板面内翘曲，说明拱桥由于采用提篮的形式，其面外刚度得到了改善，因而要比相应平行拱肋的面外刚度大，第9振型为面内
37、翘曲和面外侧倾的藕合振型。4 结论通过对该大跨度钢箱提篮拱桥进行有限元自振特性分析计算，得到以下几点结论:该桥的各阶空间振动形态比较分明，振型比较单纯，捅合在一起豹不多，这是在桥梁使用当中有可能被激发出来的振动形式。该桥的第一阶频率，即基频为0.74614Hz，与该桥的另一钢管混凝土连拱桥设计方案相比较(其基频为0.5379)，该桥的基频是相对较高的，说明该拱桥由于采用全钢截面拱肋，结构的刚度有一定程度的提高。第一阶振动模态为竖向对称振动，侧向振动出现在第三阶，且与前一阶竖向振动的频率值相差较大，说明拱桥由于采用提篮的形式，其面外刚度得到很大改善，要比相应平行拱的面外刚度大。拱桥的竖向刚度偏小
38、，桥面刚度宜加强。该桥前20阶自振频率分布较密集，在面内外变形交替处频率值会出现稍大的变化，但基本来说分布比较均匀，高阶振型呈复杂状态。得到的一些结果和结论，可作为同类桥型的参考，也为该桥后续的复杂动力分析(如非线性抗震分析、抗风分析等) 提供了基础。毛泽东唯一题写桥名的桥武汉市江汉桥（1955.12，注：建成日期，下同。 ） ，现名江汉一桥。为汉江上的第一座大型公路桥梁。全长322米。新中国首座试验性斜拉桥重 庆 云 阳 斜 拉 桥（1975） 。2006年10月因三峡工程三期蓄水爆破拆除。世界最大跨度的混凝土拱桥重庆万州长江大桥(1997.7.1，主跨跨径420米，宽24米。世界最大跨度的
39、混凝土桁架拱桥贵州江界河大桥（1990） 。为桁式钢筋混凝土悬臂拱桥。主孔径330米。世界最大跨径的钢管混凝土拱桥巫山长江大桥(2005.1.8，主跨460米。世界最大跨度的石拱桥山西晋城晋焦高速公路丹河大桥（2001） ，主孔跨度146米，为世界同类型桥梁之最。中国第二大跨度钢拱桥上海卢浦大桥(2003.6 ，大桥主桥为全钢结构，一跨过黄浦江，主跨550米，曾居世界同类桥梁之首。我国第一座跨径千米以上的特大型钢箱梁悬索桥江阴长江公路大桥 （1999.9.28） ，大桥主跨1385米。我国长江上第一座由悬索桥和斜拉桥组合而成的大型桥梁润扬长江大桥（2005.5.1） ，双向6车道，主跨径长14
40、90米。世界跨径最大的三塔悬索大桥泰州长江大桥2009.12（预计） 。大桥跨江主桥采用主跨21080米的三塔双跨钢箱梁悬索桥，系世界首创。国内第一次采用悬索跨越长江 的 大 桥西 陵 长 江 大 桥（1996.8） ，单跨900米。位于宜昌的三斗坪，距举世瞩目的三峡大坝4.5公里，桥面宽18米。南北主塔各高121米，是三峡工程最高的建筑物。亚洲跨径最大的独塔单跨自锚式悬索桥佛山平胜大桥（2006.11） 。为独塔单跨自锚式悬索桥。主跨达350米，一跨过江，在同类型桥梁中，其跨度仅次于美国正在施工的新奥克兰大桥（385米） 。我国第一座现代大跨度预应力混凝土悬索桥汕头海湾大桥（1994.9）
41、，该桥全长2500米，桥面宽23.8米，通航净高46米，主跨452米，创世界主跨为钢筋混凝土加劲梁悬索桥之最。世界跨度最大的斜拉桥苏通长江大桥（2008） 。最大主跨为1088米，全线采用双向六车道高速公路标准。世界上第一座以全预应力混凝土箱梁实现箱内及箱上行车的斜拉桥澳门西湾大桥（2004.12.19） ，为公铁两用双层交通特大型桥梁，全桥总长1825米。世界第一座公路轻轨两用城市大桥重庆菜园坝长江大桥（2007.10） ，公路和轨道交通两用钢箱提篮拱特大桥，主桥长约800米。该桥钢箱拱梁主跨420米，为世界第一长，也是世界第一座采用缆索吊机安装的大桥。国内荷载最重的公路桥梁云南小湾大桥（2
42、002.12） ，为云南小湾电站的交通配套工程，主跨长130米。为适应大型机械运输要求，小湾大桥设计荷载量为汽 -86级，挂-300 吨，创国内公路桥梁荷载之最。世界首座墩顶转体斜拉桥北京市西六环跨丰沙铁路斜拉立交桥（2009） 。该桥主桥全长263米，转体总重量达15000吨。国内采用缆索吊装施工的特大跨度钢筋混凝土箱型拱桥宁屏路天池特大桥（2007.5） 。该桥全桥长405米，桥面距谷底148米高，其中主跨为跨径205米的钢筋混凝土拱桥，主拱圈分34节段，最重拱肋达125吨，采用缆索吊装施工，多节段拱肋斜拉吊索拼装技术。世界最大跨度的预应力混凝土梁三塔连续型斜拉桥宜昌夷陵大桥（2001.1
43、0.） ，大桥主桥为单索面混凝土加劲梁三塔斜拉桥。该桥全长3246米，为连续型的三塔斜拉桥，同时也是目前世界最大跨度的预应力混凝土梁三塔斜拉桥。世界上目前跨度第二的钢箱梁悬索桥西堠门大桥 （在建） ，是舟山连岛工程五座跨海大桥中技术要求最高的特大型桥梁，主跨1650米，在悬索桥中目前居世界第二、国内第一。国内第一座钢塔斜拉桥南京长江三桥（2005.10） ，跨江大桥长4744米，主桥为跨径648米的双塔双索面钢塔钢箱梁斜拉桥，建成时在同类桥梁中居国内第一、世界第三。首例以架空索道空中吊运安装钢箱梁的大桥重庆鹅公岩大桥（2000.12） ，此桥为三跨连续加劲钢箱梁悬索桥，主桥长1022米，主跨6
44、00米。该桥的主缆索股架设在国内首次采用施工索道牵引新工艺，创造了国内主缆架设无破、断丝纪录。世界跨度最大的钢拱桥重庆朝天门大桥（2009.4.29） ，为双层公路轻轨两用桥，是三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，主跨552米钢拱桥目前为世界第一；承载14500吨的支座亦居世界第一。世界跨度最大的三塔两跨悬索桥马鞍山长江公路大桥2013（预计） 。该桥主桥长11公里。其中左汊主桥采用21080米三塔两跨悬索桥；右汊主桥采用2260米三塔两跨斜拉桥，连续主跨跨度在世界同类桥梁中与泰州长江公路大桥同居第一，将实现三塔两跨悬索桥跨径由百米向千米的重大的突破。国内首座跨度过千米的钢桁加劲梁悬索桥坝陵河大桥（2
45、007） 。全桥长2237米，大桥跨度为 1088米。国内跨径最大的独塔斜拉桥珠江黄埔大桥（2008.12） ，主跨为383米。此桥为国内跨径最大的独塔双索面钢箱梁斜拉桥。亚洲最大规模的单塔双索面四跨半漂浮连续钢箱斜拉桥青银高速公路济南黄河特大桥（2008.12） ，全桥长4473米，主桥主梁为扁平流线形封闭薄壁钢箱梁，其壁板均采用正交异性板结构，钢箱梁总宽43.6米，钢箱梁全长666米，以顶推法施工，其规模在同类桥梁中位居亚洲第一。世界上首座大跨径曲线梁非对称外倾式钢箱拱桥南宁大桥，大桥位于南宁市城区东南，是南宁市东南地区进入市区和快速环道的主要通道。主跨300米，东西两拱向外倾斜且不对称，
46、东拱横向倾角69.72，西拱横向倾角66.54，设计水平和施工工艺达到了世界先进水平。世界上完工后将为跨度最大的连续型三塔斜拉桥武汉二七长江大桥2012（预计） ，主跨616米。此外，塔高205米，比在建的天兴洲长江公铁两用桥还高9米，是武汉市塔最高的桥梁。我国第二大跨度的预应力混凝土斜拉桥鄂东长江大桥2010（预计） 为双塔双索面混合型斜拉桥，全长6203米，主跨长926米，居世界同类桥梁第三位。长度和桥跨连续数量居国内同类桥梁第一的桥梁阿深线黄河特大桥主桥（2006.11.25） ，为矮塔斜拉桥，位于河南开封市。大桥全长7805米，为双向六车道高速公路桥，全桥宽度35米。国内最宽的长江大桥
47、武汉军山长江公路大桥（2001.12） ，主跨为460米双塔双索面钢箱梁斜拉桥，桥面净宽33.5米，钢箱梁总宽38.8米。大桥总长4881米。世界最大的三跨连续自锚中承式钢管混凝土系杆拱桥湖南益阳茅草街大桥 （2006.1.26） ，大桥全长7579.7米。其主跨368米，为我国连续型钢管混凝土拱桥中跨径第一。我国最大跨度的预应力混凝土斜拉桥荆州长江公路大桥(2002.10，主桥长4398米，其中北汊500米 PC 斜拉桥属世界第二、亚洲第一。国内在深山峡谷里修建的最大跨度悬索桥沪蓉高速公路四渡河特大桥，大桥全长1365米，主桥为单跨900米的双铰钢桁架加劲梁悬索桥，索塔塔顶距谷底650米，被
48、誉为“世界第一高桥”。我国跨径最大的单跨下沉式变高度钢管混凝土桁拱南宁永和大桥，全长1402米，其中主桥长399米，主跨338米。我国在北方冰冻海域建设的首座特大型桥梁青岛海湾大桥（在建） ，全长26.7公里。项目总投资近100亿。我国第一座跨海大桥东海大桥（2005） ，全长约32.5公里，标准桥宽31.5米，大桥分上、下行双幅桥面，采用双向六车道加紧急停车带的高速公路设计标准。世界上最长的跨海大桥杭州湾跨海大桥（2007） ，全长36公里，双向六车道，设计时速100公里，大桥总投资约118亿元。我国最大规模的与香港地区连接的公路工程项目深圳湾公路大桥（2007.7） ，是深港西部通道的重要
49、组成部分。大桥全长5545米，采用主跨210米独塔钢梁斜拉桥方案。通航孔桥造型独特。全世界最长的公路及轻轨两用悬索桥青马大桥(1997，横跨香港地区青衣岛及马湾，全长2160千米，主桥跨度达1377米。两座主塔高206米。世界第二大跨度斜拉桥香港昂船洲大桥（在建） ，大桥主跨长1018米，连引道全长为1596米。跨越蓝巴勒海峡。离海面高度73.5米，是世界上最高桥梁之一，而桥塔高度则为290米。将耗资27.6亿港元。铁路桥世界首座六线轨道交通大桥南 京 大 胜 关 长 江 大 桥2009.10（预计） ，为京沪高速铁路控制性工程。全长约9.27千米，采用六跨连续钢桁拱布置，主跨2336米连拱，在目前国际上同级别铁路桥中最大；上设4线铁路及2线城市轻轨，是世界上设计荷载最大的高速铁路桥梁；列车设计最高时速300公里，是当今世界高速铁路最高值。我
