山区大跨度钢桁梁斜拉桥极限承载力分析

山区大跨度斜拉桥结构组成复杂，在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性，结构稳定问题突出，为此，以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景，基于极值点失稳理论，考虑结构几何与材料双重非线性，进行稳定极限承载力分析，研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响，进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明：几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小，大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加，主梁弹塑性区逐渐发展，先后出现了受拉、受压塑性区，形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下，计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。     

斜风下大跨度悬索桥三维非线性静风稳定性研究

基于斜风作用下结构静风荷载计算模型,考虑结构和静风荷载双重非线性因素,建立了斜风下大跨度桥梁三维非线性静风稳定性分析方法,并编制了相应的计算程序。以润扬长江大桥南汊 悬索桥为研究对象,采用该程序进行不同风偏角和风攻角组合的非线性静风稳定性分析,探明了斜风效应对大跨度悬索桥静风稳定性的影响。结果表明：斜风下悬索桥的静风失稳形态仍然表现为主梁侧弯、竖弯和扭转耦合的空间失稳形态,斜风作用不改变悬索桥的静风失稳形态;斜风作用对悬索桥的静风稳定性存在正负效应,最低静风失稳临界风速出现在斜风情况下;静风失稳临界风速随初始风攻角的增加呈现偏态的倒 Ｕ 形变化规律,随着风偏角的增加,斜风作用对静风失稳临界风速的影响逐渐明显,影响幅度为－８％～６％,因此大跨度悬索桥静风分析需要充分考虑斜风的影响。     

大跨度桥梁非线性空气静力行为研究

考虑结构变形对静风荷载的非线性影响以及结构的几何非线性因素,提出了大跨度桥梁非线性空气静力分布方法,并编制了计算程序。最后,结合江阴长江大桥进行了分析和研究,揭示了非线性因素对大跨度桥梁空气静力行为影响的程序和规律。     

非均匀风下流线型箱梁悬索桥静风稳定性分析

大跨度悬索桥结构轻柔,风致响应明显.借助有限元方法,考虑悬索桥的几何非线性和位移荷载非线性,对非均风攻角来流沿主梁对称分布和非对称分布以及非均匀风速来流沿主梁对称分布和非对称分布时悬索桥的非线性静风稳定性展开研究.结果 表明:正攻角来流会降低桥梁的静风失稳临界风速,负攻角来流有利于桥梁抵抗静风失稳,且负攻角来流对桥梁的...     

大跨度三塔悬索桥非线性静风稳定分析

随着跨径的不断增大,缆索承重桥梁存在静风失稳的可能性。引用大跨度桥梁非线性空气静力稳定分析理论,采用荷载增量与内外两重迭代相结合的方法,在通用软件ANSYS中实现了对大跨度缆索承重桥梁进行非线性静风稳定分析功能。综合考虑几何非线性和静风荷载非线性,对某三塔双主跨悬索桥在不同风攻角下进行了非线性静风稳定全过程分析,分析了结构失稳形态,并探明了其失稳机理。     

大跨度悬索桥施工阶段静风稳定性精细化分析

大跨度悬索桥施工期结构柔性大,静风作用下结构大变形和刚度变化以及桥址区域内风速空间分布的非均匀性可能会对其静风稳定性造成影响。考虑结构非线性、静风效应和风速空间非均匀分布等因素,建立了精细化的大跨度桥梁三维非线性静风分析方法,并编制了相应的计算分析程序。以润扬长江大桥南汊悬索桥为例,模拟加劲梁从跨中向两侧桥塔和由两侧桥塔向跨中对称拼装两种主梁架设顺序,分析了施工全过程悬索桥静风稳定性的变化趋势,并探明了风速空间分布非均匀性对成桥和施工状态悬索桥静风稳定性的影响。结果表明:加劲梁采用从两侧桥塔向跨中对称架设时,悬索桥可以获得较好的静风稳定性,尤其在施工初期;风速沿竖向高度变化和风速空间分布宽度对成桥和施工状态悬索桥的静风稳定性影响不大,但风速非对称分布因素影响则比较显著,须在分析中重视和考虑。     

大跨度三塔悬索桥非线性静风稳定分析

随着跨径的不断增大,缆索承重桥梁存在静风失稳的可能性.引用大跨度桥梁非线性空气静力稳定分析理论,采用荷载增量与内外两重迭代相结合的方法,在通用软件ANSYS中实现了对大跨度缆索承重桥梁进行非线性静风稳定分析功能.综合考虑几何非线性和静风荷载非线性,对某三塔双主跨悬索桥在不同风攻角下进行了非线性静风稳定全过程分析,分析了结构失稳形态,并探明了其失稳机理.     

斜拉桥线性结构问题分析

现代发展的柔性桥梁对荷载变化、瞬时变位、多种振型的动力问题,较静力更为敏感,增大了桥梁非线性问题的范围。本文从结构分析入手,通过讨论斜拉桥结构经典设计中遇到的难点,指出斜拉桥设计中主要的非线性结构,问题,并将其分类,同时从静力和动力两方面给出斜拉桥非线性结构问题分析方法,并通过一些有代表性的实例来说明斜拉桥非线性结构问题。最后得到一些有意义的结论。     

斜拉桥非线性结构问题分析

现代发展的柔性桥梁对荷载变化、瞬时变位、多种振型的动力问题,较静力更为敏感,增大了桥梁非线性问题的范围。本文从结构分析入手,通过讨论斜拉桥结构经典设计中遇到的难点,指出斜拉桥设计中主要的非线性结构问题,并将其分类,同时从静力和动力两方面给出斜拉桥非线性结构问题分析方法,并通过一些有代表性的实例来说明斜拉桥非线性结构问题。最后得到一些有意义的结论。     

基于神经网络的斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨度柔性斜拉桥的设计和结构分析来说，考虑结构几何非线性效应进行静力分析是一项重要的内容。但是，材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性将影响计算结果。本文基于神经网络提出了斜拉桥非线性随机静力分析方法。通过若干次确定性有限元数值抽样对神经网络训练，训练后的神经网络能够模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系。算例研究表明，各种随机变量的变异对斜拉桥结构响应影响规律不同。同其他随机变量相比，斜拉索弹性模量变异对斜拉桥跨中挠度影响最显著。主梁截面面积变异对斜拉桥跨中挠度和尾索索力具有显著的影响。     

大跨度公铁两用斜拉桥三维风速场实测与模拟

为得到沪通公铁两用长江大桥(后简称沪通大桥)桥址区风速时程序列,对沪通大桥开展了现场风速实测,对桥址区的风场特性进行分析,得到基于实测数据的风速谱,并将其与规范给出的风速谱进行参数对比.之后采用基于实测风速谱显式分解的谐波合成法,将该桥的三维脉动风速场简化为多个线状的一维脉动风速场,分别对两个主塔、公路桥面、铁路桥面的脉动风速进行数值模拟,模拟值与目标值吻合较好.结果表明:采用实测的风速谱参数可以很好地得到大跨度桥梁数值模拟三维脉动风场,并与规范给出的统一功率谱有一定的差异性,体现了规范谱应用于不同地区,尤其是复杂气象条件时的局限性.得到的基于实测风特性的大跨度斜拉桥风速时程序列,为桥梁的风振分析提供了基础,具有良好的实用效果.     

大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响因素研究

随着悬索桥跨径的增大，缆索直径以及作用在其上的风荷载、静风效应以及风速空间分布的非均匀性都将随之增强，对大跨径悬索桥的空气动力稳定性将可能带来不容忽视的影响．以润扬长江大桥为例，通过分析揭示了静风效应、风速空间分布的非均匀性以及缆索风荷载等因素对大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响．结果表明：静风效应对大跨径悬索桥空气动力稳定性的影响比较重要，但是风速空间非均匀分布和缆索风荷载等因素对大跨径悬索桥的空气动力稳定性基本没有影响．     

General Expression of LRC Method in Estimation of Bridge’s Equivalent Static Wind Load

桥梁等效静力风荷载广义荷载-响应相关法

董锐^1,2,葛耀君²,赵林²,韦建刚^1,3

（1.福州大学 土木工程学院,福州350108;

2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;

3.福建工程学院 土木工程学院, 福州 350118）

摘 要：

根据荷载和响应之间的关系,结构的等效静力风荷载可采用荷载-响应相关法,即LRC（Load-response correlation）法计算。LRC法是计算结构背景响应等效静力风荷载的精确方法。LRC法经典表达式根据结构某一关键位置处的某一关心响应推导得到,并且具有唯一性。本文根据结构全部位置处的某一关心响应推导得到LRC法广义表达式,并将结构的等效静力风荷载以矩阵的形式表达为荷载-响应相关系数、响应-响应相关系数、脉动风荷载RMS值和峰值因子的乘积。与LRC法广义表达式相比较,经典表达式是广义表达式的一种特例。LRC法广义表达式引入了响应-响应相关系数,为结构工程师计算等效静力风荷载提供了更多的选择,同时对LRC法的本质有了更深入的认识。最后,分别以斜拉桥、三跨连续梁桥和悬索桥为例验证了LRC法广义表达式的正确性。

关键词：桥梁;等效静力风荷载;荷载-响应相关法;背景响应;广义表达式;荷载-响应相关系数;响应-响应相关系数

     

有效弹性模量法在大跨斜拉桥稳定计算中应用

为了确立大跨度斜拉桥结构的稳定设计法,提出了按有效弹性模量法计算弹塑性分支失稳方法.通过对跨度1 400 m的斜拉桥模型计算分析,验证了有效弹性模量法在大跨度斜拉桥稳定验算中的适用性及其计算精度.在此基础上进一步讨论了活载布置位置对结构弹塑性稳定强度和失稳特性的影响.结果表明,应用有效弹性模量法能够精确地推算出结构的弹塑性失稳强度;大跨度斜拉桥的轴力由恒载起支配作用,活载分布位置的改变对稳定强度影响十分有限,考虑与不考虑活载分布影响的计算结果相差不到10%,按满布活载的工况可以推算大跨度斜拉桥结构的最小稳定强度.     

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥静力学特性分析

为了验证碳纤维拉索在大跨度斜拉桥中的应用可能性,以跨度1 400 m的钢斜拉桥设计模型为对象,用三维非线性计算理论分析了碳纤维拉索斜拉桥的承载能力、静力抗风特性以及使用荷载作用下的力学行为.通过与同跨度钢索斜拉桥比较,讨论了碳纤维拉索对大跨度斜拉桥静力学特性的影响.分析结果表明,(1)由于拉索没有屈服点,在极限状态下可以分担比较多的竖向荷载,桥梁的极限承载能力有所提高;(2)具有同样的抗风稳定性;(3)在正常使用条件下的最不利压缩应力基本上一致;(4)竖向变形刚度有所下降.     

斜拉索顺桥向风阻系数的试验研究

采用风洞试验的方法研究了4种不同表面的斜拉索(包括1种光索、2种螺旋线索和1种凹坑索)在不同倾角下的顺桥向阻力系数.试验结果表明:凹坑索和2mm螺旋线索的阻力系数相差不大,均可应用于斜拉桥的设计当中.根据试验结果给出了形式上比较简单的用于计算斜拉索不同倾角下阻力系数值的拟合公式.分析表明,此拟合公式和试验结果拟合较好且偏于安全.     

桥梁节段模型风力试验研究

通过桥梁节段模型风洞试验测量了桥梁的风力 ,研究了桥面护栏和隔离带以及变模型长度对模型风力的影响 ,并分析了桥的驰振稳定性和颤振稳定性 .试验结果表明 :设计试验方案以及应用试验结果时应考虑模型长度、桥面护栏及隔离带的影响 .     

多塔下拉索斜拉桥静力荷载试验和计算分析

针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。