列车作用下悬索桥刚度参数对桥梁动力性能影响

分析研究了某多塔悬索桥不同的桁宽、桁高、主缆刚度和中塔刚度等刚度敏感参数对桥梁自振特性以及桥梁动力响应的变化规律,分析表明,加劲梁桁宽的增加能显著增大桥梁横向基频,且能减小跨中横向振动响应;加劲梁桁高、主塔刚度以及主缆刚度的增加均能提高结构整体竖向刚度,显著减小桥梁跨中竖向振动位移。     

铁路桥梁主梁横向动力系数测试研究

该文对列车通过铁路桥梁时,桥梁主梁横向振动响应的动力放大系数的测试进行了研究。文中采用简谐激励Feqsinωt作为列车的横向摇摆力作用在铁路桥梁上以确定桥梁主梁横向动力放大系数。根据现有研究结果,在不同车速作用下,将轮对作用在桥梁钢轨顶部的横向集中力的最大值作为简谐激励幅值,并对该横向集中力的时程曲线做功率谱变换,得到横向集中力的主频范围。分别将该简谐激励作用在桥梁第一跨跨中、第二跨1/4跨及第二跨跨中时的主梁跨中动力放大系数,测试结果表明,铁路桥梁在车速不超过120km/h的情况下,动力放大系数最大值不超过1.3,桥梁结构的动力响应能满足主梁横向刚度的要求。     

钢-混凝土组合桥梁地震响应分析

为探究高烈度区钢-混凝土组合梁桥主梁的地震响应，以主河槽桥为依托，采用反应谱法和时程分析法，开展桥梁结构的地震响应分析，主要为地震作用下钢混组合梁主梁的位移和内力响应。研究结果表明：主梁的自振频率较大，槽型钢-混凝土组合桥梁的主梁具有较大的刚度；在纵向、横向和竖向地震分别作用下，钢-混凝土组合桥梁的位移响应和内力响应均比较大，对桥梁抗震设计不利，需对桥梁的地震响应做出设计对策；在纵向+竖向和横向+竖向地震作用下，主梁两端的位移响应较大，内力响应分配不合理，固定支座位置的主梁内力较大，整体上对桥梁结构的抗震设计不利。     

部分斜拉桥结构性能分析

X9桥是一座三跨预应力混凝土部分斜拉桥。以该桥为工程背景，分析了主梁刚度、主塔刚度和拉索截面积等参数变化对结构静力性能和动力特性的影响。分析的结论对此类桥梁的设计提供了借鉴。     

近断层地震对跨海双弧形桥塔斜拉桥动力响应研究

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥脉冲与非脉冲地震动力响应,首先基于Midas/Civil 2019建立了拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并分析了结构自振特性;其次,结合桥址处的地震烈度选取了一定数量的脉冲与非脉冲地震动,作为地震响应分析的激励源;最后探究了脉冲与非脉冲地震作用下的结构内力、关键位置位移、拉索应力和应力幅等问题。研究结果表明：脉冲地震作用下的主梁弯矩、桥塔弯矩及剪力均要大于非脉冲地震下的响应值,且在纵向+竖向地震激励下,主梁弯矩和剪力仅有1个峰值,但在横向+竖向地震激励下有2个峰值;脉冲地震作用下的位移响应均要大于非脉冲地震作用下的位移响应,其中跨中主梁处的横向位置位移响应最大,最大值为176.8 mm;从地震激励方面看,纵向地震下的纵向位移要大于横向位移,而横向地震下的横向位移要大于纵向位移;脉冲地震作用下的拉索应力最大值为175 MPa,应力波动幅度达到100 MPa。     

边界条件对独塔斜拉桥动力性能的影响性分析

以某独塔斜拉桥为工程背景,采用鱼骨梁模型,基于大型通用有限元软件Midas civil,建立斜拉桥空间结构动力分析计算模型。结果可见:主梁边跨设置辅助墩与否对此类独塔斜拉桥整体刚度影响可以忽略不计,但是在对独柱型独塔斜拉桥进行设计时应重点考虑主塔和主梁主跨横桥向整体刚度;边跨设置辅助墩可以改善独塔斜拉桥边跨的竖向弯曲刚度;设置辅助墩对边跨斜拉索的布置有较大影响。     

自锚式双撑杆梁下斜张桥梁的结构效率研究

自锚式双撑杆梁下斜张桥梁由主梁、撑杆、斜张索三部分组成。斜张索不仅通过预张力的竖向分力来大幅度降低主梁恒载弯矩,同时对主梁活载弯矩也能起到卸载作用。为研究梁下斜张索对该类桥梁主梁活载弯矩的卸载效率,基于力法原理,得到了梁端简支约束和梁端带弯曲约束的单跨梁效率值f的解析解。研究结果表明,效率值f和反映结构几何尺寸和材料特性的相对刚度比c、弯曲约束刚度以及荷载形式相关。并进一步分析了斜张索轴向刚度、撑杆高跨比、主梁长细比及弯曲约束刚度对效率值f的影响规律。研究结论可为该类桥梁的设计提供参考。     

风浪联合作用下的钢格构式基础海上浮式风机耦合动力响应分析

结合半潜式和单立柱式海上风机浮式基础的特点,提出了一种用于海上风机的新型钢格构式基础。首先,根据美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)提供的5 MW海上风机样机对提出的新型浮式基础进行了结构设计。然后,采用水动力-空气动力-控制系统-系泊系统耦合方法对风-浪联合作用下的新型海上浮式风机的动力响应进行了分析。结果表明:钢格构式浮式基础的纵荡运动主要受风速变化影响,纵摇运动受风速-波浪变化的显著影响,而垂荡运动主要受波浪变化控制。与单立柱式浮式风机相比,钢格构式基础海上浮式风机的纵摇、横摇及艏摇响应更小,具有更好的稳定性,对比结果表明提出的钢格构式浮式基础是一种适用于深海环境下海上风机的新型浮式基础。     

桥面构造物对桥梁结构抖振响应的对比研究

对于缆索承重桥梁而言,风荷载往往是结构设计的控制荷载之一。一些具有景观功能的城市桥梁在桥面上布置构造物,会对桥梁结构风荷载产生较大影响,然而针对此类构造物对风荷载影响的研究较少。通过对南京江山大桥过江人行斜拉桥的分析,研究了桥面设置"奥运五环"造型的大型构造物的风荷载效应,及其对桥梁风荷载的影响。首先利用基于三维的数值风洞技术,模拟了跨中主梁段周围的流场,研究了安装"奥运五环"构造物前后的主梁跨中段的静气动力特性;进一步对安装五环标志前后斜拉桥的抖振响应进行了对比研究。研究结果表明:安装五环标志后阻力系数及升力矩系数明显增加,升力系数有所减小;与此相应,横向位移及扭转位移的振幅及标准差均有较大增加,竖向位移有所减小;安装五环标志前后加速度的功率谱曲线整体趋势基本一致。研究结论对带有桥面构造物的大型桥梁结构抗风设计具有重要的参考价值。     

火灾作用下斜拉索桥梁结构力学响应研究

通过有限元软件Midas/Civil建立两跨的斜拉桥有限元模型,考虑到不同区域的斜拉索火灾作用情况,对斜拉桥在斜拉索火灾作用下的结构力学响应进行分析,得到了斜拉桥主梁竖向位移、主塔的纵向位移以及斜拉索的应力变化。模拟结果表明:斜拉索不同区域受火时对主梁竖向位移、桥塔纵向位移影响均不相同;长索对主梁位移作用要远远大于中索、短索;1区受火时,主梁跨中竖向位移以及桥塔测点A纵向位移最大;受火拉索的应力值锐减,附近拉索的应力值急剧增加。     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构整体缩尺模型振动台试验研究

北京大兴国际机场航站楼大跨度曲面钢网格结构超长超大,支承C形柱结构形式新颖受力情况复杂。为此,设计并制作了1/60缩尺模型,通过振动台试验研究其在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,并分析其在单向、双向、三向地震动情况下的加速度、位移和应变等地震响应。试验结果表明：模型整体结构在三向地震动作用下反应最大,且结构受竖向地震作用影响较大,中心区竖向反应强烈,其余各区域水平地震反应均匀,模型整体性较好,支承结构应变反应受水平地震作用影响较大,具有良好的抗侧刚度;模型在8度多遇地震作用下对应层间位移角为1/639,8度罕遇地震作用下,层间位移角为1/54,满足抗震规范要求,模型在9度罕遇地震作用下没有发生倒塌和明显的破坏,验证了结构原型具有合理的安全储备,满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设计原则,结构设计合理。C形柱结构设计合理,具有良好的支承作用及抗侧刚度。     

长跨柔性悬索桥风致抖振响应分析

以某主跨500 m的大跨度悬索桥为工程背景,对长跨柔性悬索桥在脉动风荷载作用下的抖振响应进行了分析和计算,得到了一些有借鉴性的结论。模态分析表明,大跨度悬索桥的自振频率较低,为典型的风敏感柔性结构。当同时考虑抖振力和自激力时,根据极值理论可以得到悬索桥主梁的抖振位移响应极值,结果表明,竖向、水平和扭转方向的最大抖振位移响应极值均发生在主跨跨中处,且数值较大,在结构设计中不容忽略。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

CFRP索与钢缆索大跨度悬索桥静风稳定性分析

采用桥梁结构三维非线性空气静力分析方法,考察静风的不同初始攻角对结构静风稳定的影响,利用等截面即介于等刚度和等强度之间的原则对CFRP索与钢缆索结构大跨度悬索桥在静风荷载作用下的变形特征和稳定性进行分析和比较。     

具有双重抗摇摆机制的浮式风机基础水动力性能研究

结合Spar基础和半潜式基础的浮态稳性特点,提出了一种具有双重抗摇摆机制的浮式风机基础。采用DTU-10MW风机机组参数,对提出的新型浮式风机基础进行了方案设计。基于Morison方程和势流理论,分析了其在不同波浪入射角以及波浪周期下的水动力响应参数,包括运动响应幅值算子和波频力(矩)传递函数等。结果表明提出的浮式风机基础的垂荡、纵摇及横摇固有周期远离典型波浪周期,具有良好的耐波性;除垂向外,各方向的波频力(矩)在高频区较大且变化复杂。与此同时,提出了针对该新型浮式风机基础的水动力性能优化方案,进一步了提高其耐波性和浮态稳定性,使其可以适应不同的海域波浪环境。     

悬索桥施工期抗风性能及控制研究进展

大跨径悬索桥施工期尚未形成最终的结构体系，暂态结构的刚度较小，强风作用下的抗风安全性和舒适性已成为影响悬索桥安全顺利架设的关键问题。针对风荷载的特点及大跨径悬索桥施工期暂态结构的组成，分别对风荷载的模拟问题以及桥塔、猫道、缆索和加劲梁等施工期暂态结构抗风性能及控制的国内外研究现状进行了总结，同时提出了亟待解决的问题。     

深水浮式桥梁研究应用进展

深水浮式桥梁是一种依靠水浮力承载上部结构自重和活载的桥梁结构，在宽水面、高水深、弱地基水域的跨越工程中具有显著的应用优势。文章首先对深水浮式桥梁的发展历史和结构体系进行回顾和总结。随后结合近年来国内外相关研究情况，从结构动力响应、实桥监测、浮式深水基础、锚索振动疲劳等方面较为全面地综述了深水浮式桥梁的研究和应用进展。通过对已有研究成果深入分析，重点讨论深水浮式桥梁研究中存在的问题和难点。最后对深水浮式桥梁的发展方向进行了展望，指出未来应重点在动力响应机理、结构模型试验、合理结构体系、复合材料应用、工程风险评估等方面开展研究工作，以推动深水浮式桥梁的工程应用。