三塔悬索桥施工过程静风稳定性分析

以在建主跨为1080m的三塔双跨悬索桥——泰州长江公路大桥为工程背景,采用三维非线性空气静力稳定性分析方法,分析不同的主梁架设顺序对三塔悬索桥施工阶段空气静力稳定性的影响,确定具有良好抗风稳定件的施工方案。结果表明：三塔悬索桥主梁拼装采用从桥塔处至跨中施工时,可以获得较好的空气静力稳定性。     

空间缆索体系悬索桥的抗风稳定性研究

为了探索理想的大跨度悬索桥的缆索体系以提高其横向及扭转刚度,以大跨度地锚式悬索桥——润扬长江公路大桥南汊桥为工程背景,采用不同缆索空间布置形式试设计三座具有空间缆索体系的方案桥,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,分别对其动力特性、空气静力和动力稳定性进行分析和比较,并探讨具有良好抗风稳定性的大跨度悬索桥的合理缆索体系。结果表明:悬索桥采用内倾式空间缆索体系后,结构的侧弯及扭转频率增大,结构的空气动力稳定性增强;而采用外倾式空间缆索体系时,结构的侧弯及扭转频率减小,但结构的静风稳定性增强;考虑到悬索桥的空气动力稳定性一般比静风稳定性差,因此从总体抗风稳定性考虑,大跨度悬索桥采用内倾式空间缆索体系则比较有利。     

应用碳纤维缆索的大跨度悬索桥抗风稳定性研究

为了探讨碳纤维复合材料缆索在大跨度悬索桥中应用的可能性,以主缆等轴向刚度为原则,拟定了一座主跨为1490m的碳纤维复合材料主缆悬索桥,并运用三维非线性计算理论进行了空气静力和动力稳定性分析。通过与同跨度钢主缆悬索桥的比较,讨论了不同主缆材料对大跨度悬索桥抗风稳定性的影响。分析结果表明:大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆后,静风作用下结构的变形增大,但其静风稳定性却与钢主缆悬索桥基本接近;由于结构自振频率特别是扭转频率有显著的提高,使得其空气动力稳定性要比钢主缆悬索桥好。因此从抗风稳定性角度而言,大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆是可行的,但是主缆截面尺寸的确定应采用等轴向刚度的准则。     

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。     

三塔悬索桥施工过程抗风稳定性研究

以目前世界首座跨度超千米的三塔悬索桥——泰州长江公路大桥为工程背景,分别模拟主梁从主跨跨中向两侧桥塔、从两侧桥塔向主跨跨中以及从两侧桥塔和主跨跨中同时向主跨四分点处对称拼装的施工顺序,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,分析主梁拼装过程结构的空气静力和动力稳定性的演变规律,并从抗风稳定性角度提出三塔悬索桥适宜的主梁拼装施工顺序。结果表明:主梁从两侧桥塔向主跨跨中对称拼装施工时,结构的空气静力和动力稳定性最好,是大跨度三塔悬索桥一种适宜的主梁拼装施工顺序。     

基于响应面法的大跨度悬索桥可靠度分析研究

为解决传统响应面法在分析大型复杂结构可靠度时可能遇到的不收敛或者误差较大的问题,通过对迭代步长取值的改进,提出了基于改进响应面的悬索桥结构可靠度分析方法。以某大跨度悬索桥为分析对象,分别采用改进响应面法和基于响应面的蒙特卡罗法分析了扁平钢箱梁的静力可靠度。计算结果表明,采用改进响应面法可以较准确地计算悬索桥在活荷载作用下的静力可靠指标,而基于响应面的蒙特卡罗法计算误差较大。另外,分析结果还表明,悬索桥的可靠指标计算应考虑几何非线性的影响。     

结构参数对自锚式悬索桥静力性能的影响

以河南省桐柏自锚式悬索桥为例,利用建立的有限元模型分析了不同的结构参数变化对静力特性的影响,得出主缆矢跨比、抗拉刚度、加劲梁竖向抗弯刚度对自锚式悬索桥的静力性能影响较大,加劲梁轴向刚度和主塔纵向抗弯刚度的变化则对其影响不大.     

大跨度稳定型悬索桥力学性能分析

近年来悬索桥已成为大跨桥梁的首选桥型,而稳定型悬索桥作为普通悬索桥的优化结构,势必将在大跨径领域有广泛发展,因此研究大跨度稳定型悬索桥的力学特性具有十分重要的意义。首先建立稳定型悬索桥和与之相应的普通悬索桥,并对两者进行了多项力学性能分析对比,研究了静力特性、动力特性、地震响应振动特性。藉此确定大跨度稳定型悬索桥的力学特性,相比较结果可得大跨度稳定型悬索桥各方面力学性能要明显优于大跨度普通悬索桥。     

车桥耦合在稳定型悬索桥上的性能

稳定型悬索桥是在普通悬索桥桥的基础上增加了反张索结构,以增加桥整体的稳定性。运用有限元软件分别在稳定型悬索桥和普通悬索桥中,进行移动力、移动荷载质量作用下和1/4弹簧质量车辆模型作用下3种车桥耦合的有限元分析,得出相应的位移响应图和加速度响应图。得出稳定型悬索桥在刚度和稳定性方面更加优于普通悬索桥,为稳定性悬索桥的分析研究提供一定的参考价值。     

结构参数对自锚式悬索桥静力性能的影响

本文以中湖大桥为工程背景,采用大型有限元计算软件MIDAS/CIVIL建立全桥有限元模型,进行了在不同结构参数对自锚式悬索桥的静力性能影响分析。     

自锚式吊拉组合体系桥静风稳定性随机分析

为了研究复杂结构体系结构参数不确定性对其静风稳定性的影响,采用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合。利用该方法对大连湾自锚式吊拉组合体系桥静风稳定性进行随机分析。计算分析表明,材料、几何尺寸的变异对大跨自锚式斜拉-悬索组合体系桥静风失稳临界风速影响较为明显,其中主梁截面面积和质量密度的变异最为敏感。所做工作能为自锚式斜拉-悬索组合体系桥结构受力分析及合理设计提供参考,同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。     

斜风下大跨度悬索桥颤振稳定性研究

为确保斜风作用下大跨度悬索桥的抗风稳定性,采用考虑静风效应和全模态耦合影响的斜风下大跨度桥梁三维精细化颤振分析程序,以润扬长江大桥南汊悬索桥为工程背景,在0°和±3°初始风攻角下,分析了斜风下成桥状态和加劲梁从跨中向两侧桥塔对称架设全过程的颤振稳定性,并揭示了斜风作用和静风效应对成桥和施工状态大跨度悬索桥颤振稳定性的影响。结果表明：悬索桥成桥和施工状态的颤振临界风速随着风偏角的增加呈现波动起伏变化特征,且主要在斜风情况下达到最低值;斜风作用和静风效应不会影响悬索桥施工期颤振稳定性的演变规律,但会显著降低悬索桥成桥和施工状态的颤振稳定性;斜风作用使得成桥和施工状态颤振临界风速的最大降幅平均值分别达到了8.0%和19.6%,而斜风和静风的综合效应则进一步劣化悬索桥成桥和施工状态的颤振稳定性,最大降幅平均值分别达到了11.5%和22.4%,因此大跨度悬索桥成桥尤其是施工状态的颤振稳定性分析必须考虑静风和斜风综合效应的不利影响。     

空间主缆悬索桥非线性静风稳定分析

通过五分量天平测试得到了右汊桥节段模型的三分力系数。借助大型有限元分析软件ANSYS,采用修正的增量与内外两重迭代的方法,对右汊空间主缆悬索桥进行了三维静风荷载数值计算。数值计算结果表明采用空间主缆的右汊悬索桥相对于平行双主缆的悬索桥具有更为优秀的静风稳定性能。设计并加工了缩尺比为1:90.35的右汊桥全桥气弹模型,均匀流中全桥气弹模型的静风稳定性试验结果表明,静风失稳临界风速明显高于设计风速。     

大跨径缆索承重桥梁非线性空气静力稳定理论

汕头海湾二桥模型在风洞试验过程中意外的发生了静风失稳现象.为了彻底探明这一现象,首次提出了非线性空气静力稳定理论.通过运用所编制的程序对这一实例展开深入、全面的力学分析,获得了与试验极为接近的力学行为及临界风速值,并探明了失稳的力学机理,从而初步证明这一理论的适用性及程序的正确性.     

Influence of some factors on the aerodynamic behavior of long-span suspension bridges

As the span length of suspension bridges increases, the diameter of cables and thus the wind load acting on them, the nonlinear wind-structure interaction and the spatial non-uniformity of wind speed (including the vertical and horizontal variations) all increase consequently, which may have unnegligible influence on the aerostatic and aerodynamic behavior of long-span suspension bridges. In this paper, the models of aerostatic and aerodynamic forces are established, in which the nonlinear wind-structure interaction and the spatial non-uniformity of wind speed are both considered. By taking the Runyang Bridge over the Yangtze River as example, effects of the nonlinear wind-structure interaction, wind speed spatial non-uniformity, and the cable's wind load on the aerostatic and aerodynamic behavior of the bridge are investigated analytically. The results show that the aerostatic behavior is significantly influenced by these factors, but for the aerodynamic stability, it is greatly influenced by the nonlinear wind-structure interaction and the horizontal variation of wind speed, and the other factors have no influence on it.     

悬索桥跨径的空气动力极限

桥梁建设已经进入了一个建造跨海大桥的新时代。在跨海大桥工程的可行性研究中存在许多技术方面的挑战 ,对于桥梁设计者来说 ,超大跨径悬索桥的气动稳定问题始终是必须十分关注的问题。本文首先研究超大跨径悬索桥的技术可行性及潜在的要求 ,然后讨论各种气动措施的性能 ,其中包括缆索系统的调整、中央开槽方案、垂直及水平稳定板以及振动控制措施等。从技术及航运要求出发 ,设计了一个接近极限跨径的主跨为5 0 0 0m的悬索桥方案 ,以此为基础研究并阐述解决其空气静动力稳定性的方法     

Aerodynamic challenges in span length of suspension bridges

The potential requirement of extreme bridge spans is firstly discussed according to horizontal clearances for navigation and economical construction of deep-water foundation. To ensure the technological feasibility of suspension bridges with longer spans, the static estimation of feasible span length is then made based on current material strength and weight of cables and deck. After the performances of the countermeasures for raising the aerodynamic stability are reviewed, a trial design of a 5 000 m suspension bridge, which is estimated as a reasonable limitation of span length, is finally conducted to respond to the tomorrow’s challenge in span length of suspension bridges with the particular aspects, including dynamic stiffness, aerodynamic flutter and aerostatic stability. Selected and modified from Proceedings of the 11th International Conference on Wind Engineering, 2003, 65–80