苏通大桥设计与结构性能

第1章 绪论

1.1 斜拉桥的发展历程

1.2 斜拉桥的结构体系

1.3 千米级斜拉桥的结构受力特点

1.4 苏通大桥介绍

第2章 结构静力设计

2.1 概述

2.2 结构体系的选择

2.2.1 静力结构体系比选

2.2.2 动力结构体系比选

2.2.3 适宜的静、动力结构体系

2.3 结构方案设计

2.3.1 主梁方案设计

2.3.2 索塔方案设计

2.3.3 斜拉索方案设计

2.4 模型的建立

2.4.1 苏通大桥结构体系概况

2.4.2 主要构件材料及性能

2.4.3 空间有限元模型的建立

2.5 非线性影响

2.6 静力分析

2.6.1 荷载及荷载组合

2.6.2 成桥阶段主要计算结果

2.7 静力稳定分析

2.7.1 计算原则及判别准则

2.7.2 主要施工阶段及成桥阶段第一类稳定分析

2.7.3 主要施工阶段及成桥阶段第二类稳定分析

2.7.4 弹性屈曲稳定计算结果

2.7.5 弹塑性稳定计算结果

2.8 施工控制分析

2.8.1 施工控制概述

2.8.2 施工控制及理论计算原则

2.8.3 施工控制计算

2.8.4 施工控制

2.9 疲劳计算

2.10 冲击系数

第3章 抗风性能设计

3.1 概述

3.2 桥位处基本风参数研究

3.2.1 平均风速、风向和风攻角

3.2.2 基本风速、设计基准风速和颤振检验风速

3.2.3 湍流度和阵风因子

3.2.4 湍流积分尺度

3.2.5 功率谱密度函数

3.2.6 空间相关性

3.3 结构动力特性分析

3.4 静气动力系数

3.4.1 主梁静气动力系数

3.4.2 桥塔阻力系数

3.4.3 斜拉索阻力系数

3.5 拉索振动与减振研究

3.5.1 拉索参数振动与线性内部共振分析

3.5.2 拉索风雨激振及气动措施减振研究

3.5.3 拉索减振措施研究

3.6 气动稳定性

3.6.1 节段模型风洞试验

3.6.2 全桥气弹模型气动稳定性试验

3.6.3 成桥状态气弹模型失稳分析

3.7 涡激共振研究

3.7.1 缩尺比1：70节段模型涡振试验

3.7.2 缩尺比1：50节段模型涡振试验

3.7.3 缩尺比1：13.5节段模型涡振试验

3.8 风荷载分析

3.9 桥塔区域风环境分析

3.9.1 桥塔区域桥面风环境风洞试验

3.9.2 桥面风环境试验结果

3.9.3 桥塔区域桥面风环境数值模拟

第4章 抗震性能及设计

4.1 千米级斜拉桥的抗震设计流程

4.2 抗震设防标准的确定

4.3 地震动输入的选择

4.4 动力计算模型的建立

4.4.1 基础以上部分的模拟

4.4.2 群桩基础的模拟

4.5 动力特性分析

4.6 地震反应谱分析

4.6.1 边墩、主塔的地震反应及易损部位分析

4.6.2 上部结构的地震反应及易损部位分析

4.7 抗震结构体系确定

4.7.1 纵向抗震体系

4.7.2 横向抗震体系

4.8 时程反应分析及抗震验算

4.8.1 地震反应分析

4.8.2 结构抗震性能验算

4.8.3 小结

第5章 船撞作用设计

5.1 概述

5.2 防撞设计内容及技术路线

5.3 苏通大桥船撞风险分析

5.3.1 船撞风险分析基本条件

5.3.2 苏通大桥船撞风险分析

5.3.3 船撞桥风险分析结果

5.3.4 桥梁其他构件撞损可能性

5.3.5 关键因素对船舶撞击风险影响

5.3.6 结论

5.4 船撞桥动力分析方法

5.4.1 动力模拟方法

5.4.2 桥梁建模

5.4.3 动力有限元方法应用实例

5.5 基于性能的防（抗）撞设计

5.6 小结

第6章 组合索塔锚固结构性能与设计方法

6.1 组合索塔锚固结构

6.2 组合锚固区设计方法

6.2.1 设计原则

6.2.2 性能要求

6.2.3 设计流程

6.3 组合锚固区节段模型试验方法

6.3.1 试验模型设计

6.3.2 边界条件模拟

6.4 组合锚固区计算分析方法

6.4.1 水平传力简化计算方法

6.4.2 索塔锚固区水平承载力计算方法

6.4.3 锚固区竖向传力分析及简化计算方法

6.4.4 有限元计算方法

6.5 锚固区连接件设计计算方法

6.5.1 焊钉连接件和开孔板连接件概述

6.5.2 焊钉连接件抗剪强度计算方法

6.5.3 焊钉连接件抗剪刚度的计算方法

6.5.4 开孔板连接件抗剪强度设计计算研究

6.5.5 开孔板连接件抗剪刚度的计算方法

6.6 组合锚固区构造优化设计

6.6.1 组合索塔钢锚箱细部设计

6.6.2 组合锚固区耐久性能

6.7 本章 小结

第7章 超长大直径群桩基础设计方法与示例

7.1 超长大直径钻孔灌注桩单桩设计及示例

7.1.1 超长大直径钻孔灌注桩的承载力计算

7.1.2 超长大直径钻孔灌注桩桩端承载力

7.1.3 超长大直径桩桩身自重的研究

7.1.4 桩身压缩量（沉降量）计算方法研究

7.1.5 承载力与沉降关系的研究

7.1.6 桩端后压浆灌注桩单桩轴向受压承载力

7.1.7 超长钻孔灌注桩承载力计算示例

7.2 超大群桩基础设计方法及示例

7.2.1 群桩效应系数研究

7.2.2 等代墩基破坏模型

7.2.3 苏通大桥群桩承载力评估

7.2.4 等代墩基法的群桩沉降计算方法研究

7.2.5 等效墩法

7.2.6 苏通大桥群桩基础沉降计算结果

7.3 超大型承台的设计方法及示例

7.3.1 承台设计国内外研究现状

7.3.2 国内外规范关于承台设计内容

7.3.3 桩基承台软化协调空间桁架模型理论方法

7.3.4 苏通大桥主墩群桩哑铃型承台概念优化设计

7.3.5 苏通大桥超大型承台设计方法校核

第8章 结构性能测试和试验方法与示例

8.1 概述

8.2 超高桥塔独立状态的动力性能

8.2.1 桥塔独立状态振动测试

8.2.2 苏通大桥桥塔振动幅域参数

8.2.3 苏通大桥桥塔独立状态动力特性参数

8.3 钢梁架设阶段塔一索一梁系统的动力特性

8.3.1 钢梁架设阶段的振动测试

8.3.2 钢梁架设阶段的结构动力特性——试验模态分析及与理论比较

8.3.3 钢梁架设阶段的风振响应分析

8.3.4 施工阶段钢主梁的风振响应分析

8.4 苏通大桥斜拉桥成桥状态的动力特性测试与分析

8.4.1 斜拉桥成桥状态的动力特性

8.4.2 交通荷载下桥面的振动强度

8.4.3 钢梁动力放大系数测试分析

8.4.4 斜拉索的振动及索力测定

8.5 千米级斜拉桥结构静力性能测试与分析

8.5.1 密集荷载下结构静力性能测试

8.5.2 密集荷载下结构整体力学行为

8.5.3 密集荷载下结构局部应力分析

8.6 小结

参考文献

苏通大桥是世界首座突破千米跨径的斜拉桥，是世界桥梁建设的里程碑工程，《苏通大桥设计与结构性能》即是以苏通大桥的工程设计为背景，全面系统阐述了特大跨径斜拉桥的结构性能设计。全书共分8章，内容包括：前言、结构静力设计、抗风性能设计、抗震性能设计、船撞作用设计、组合索塔锚固结构性能与设计方法、超长大直径群桩基础设计方法与示例、结构性能测试和试验方法与示例。《苏通大桥设计与结构性能》可供从事大型桥梁设计、监控及施工的技术人员使用，也可供高等院校桥梁工程专业高年级本科生及研究生学习参考。