斜拉索局部振动对斜拉桥动力响应的影响分析

建立了由SHELL单元模拟密集拉索的斜拉桥有限元模型,以减少大量拉索振型的干扰,用以探讨斜拉索局部振动对斜拉桥动力特性的影响,从而可以对斜拉桥整体振动控制提供参考意见。分析结果表明:利用SHELL单元模拟密集拉索是可行的;斜拉索局部振动在一定程度上减小了斜拉桥振型频率;增大了主梁在地震作用下的弯矩峰值,同时也增大了桥塔在地震作用下的弯矩峰值和位移峰值。对于存在索-塔耦合振动的斜拉索,若拉索与桥塔连接位置更接近塔顶,那么它对桥塔动力响应的影响也就越大。     

斜拉桥参数共振问题的数值研究

本文对斜拉桥拉索参数共振问题建立了多自由度数学模型,并对其进行了数值积分求解.通过对数值结果的分析指出,在一定条件下,拉索可能由于桥面振动的激发而发生参数共振现象,对桥梁的安全性带来不利影响.在对多个算例进行数值求解的基础上,本文进一步讨论了阻尼等的影响以及抑制拉索参数共振的可能的途径.     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

索-拱组合结构中斜拉索的非线性参数振动

索-拱组合结构是大跨度拱桥施工过程中非常重要的临时结构。对大跨度拱桥施工过程中普遍存在的索-拱组合结构建立了非线性力学模型,考虑由于索的初始垂度、大位移而引起的几何非线性因素的影响,推导索-拱组合结构的非线性运动方程,对索-拱组合结构的边界条件与连接条件进行了简化,拱在连接处的边界条件被简化为用索的抗拉刚度表示的径向弹性支撑,拱在连接处的运动作为对索的周期性激励,建立索的非线性参数振动方程,运用多尺度摄动方法,对拉索可能发生的参数共振和亚谐波共振进行了理论研究和数值分析,确定了索-拱组合结构中拉索参数共振和亚谐波共振的影响因素及发生条件。研究结果表明,在拱的低阶局部振动频率处于一定区域时,拱的小幅振动能够激发拉索的大幅度运动,影响大跨度拱桥施工过程中索-拱组合结构的稳定性和安全性,对于一个给定阻尼和频率比的系统,足够小的激励幅值能够有效避免系统发生参数共振。     

斜拉桥索-桥耦合非线性参数振动数值研究

考虑拉索垂度及几何非线性的影响 ,建立了斜拉桥拉索与桥面耦合振动的非线性参数振动精细模型 ,用龙格 库塔直接积分方法对典型拉索进行了数值求解。研究结果表明 ,拉索与桥面的耦合参数振动特性与索的垂度、振动频率、倾斜角度等有关。并阐明了本文模型的实用性     

非一致地震动下不利斜拉索及其支座输入研究

为研究斜拉桥在非一致地震动下的拉索受力规律,本文以实际工程——某半漂浮体系的双塔斜拉桥为原型,建立有限元模型进行数值分析.首先研究谐波共振下的斜拉索内力分布:分别以结构自振频率和场地功率谱峰值频率生成谐波,分析各种方向的组合输入方式对斜拉索内力响应的影响;然后输入人工合成的非一致地震动,研究行波效应对斜索内力响应的影响...     

大跨度斜拉桥的拉索减振方法

随着现代材料和施工技术的发展,新一代桥梁结构往往柔性大、阻尼小且质量轻,对风的敏感程度也就越来越高。尤其是大跨斜拉桥的拉索构件,极易在风的激励下产生以下几种典型的风致振动:卡门(Karman)涡激共振、尾流弛振,结冰索的弛振、风雨激振等。其中,风雨激振是指在风雨的共同作用下,拉索将发生的低频率、大幅度振动,但对这种振动产生的机理目前尚未有充分的认识。这些振动现象,会引起拉索中应力的交替变化而造成索股疲劳,导致人们对斜拉桥安全性的怀疑。因此,如何有效地防止或抑制包括风雨激振在内的拉索振动现象,已成为结构工程师讨论的…     

斜拉桥拉索参数振动的研究

为探讨桥面激励对斜拉索非线性的影响,研究了斜拉桥中拉索的参数振动,得出了拉索与全桥振动的频率匹配关系,并指出了抑制拉索参数振动的有效措施。结果表明,增大阻尼比并不能有效地抑制拉索的参数振动,但当阻尼比大于某一值时,拉索将不会发生参数振动;激励幅值越大,拉索发生参数振动时瞬态振幅和稳态振幅也越大,当激励幅值小于某一值时,拉索不会发生参数振动;为了抑制拉索的参数振动,可以通过拉索的阻尼比及拉索的激励幅值来综合控制。     

大跨斜拉桥拉索频率识别的环境变异性研究

为了研究大跨斜拉桥拉索振动频率的环境时变特征,本文对苏通大桥斜拉桥的拉索振动响应进行了模态频率识别,并详细地考察了日常运营条件下实测模态频率的环境变异性。分析结果表明,温度的变化对斜拉桥拉索各阶振动频率的影响很小,相反,交通荷载与拉索实测模态频率存在较为明显的相关关系,即拉索各阶振动频率基本随车流量增大而线性增大。在此基础上,本文建立了基于模糊模式识别的拉索异常状态预警方法,实现了对拉索振动频率异常的在线监测与预警。     

拉索对斜拉桥体系面内弯曲频率的影响分析

本文在推导斜拉桥体系面内弯曲频率的基础上 ,引入斜拉桥体系拉索影响系数 ,反映斜拉桥体系的拉索对面内弯曲频率的影响 ,通过斜拉索影响度的概念 ,定量分析拉索对斜拉桥体系弯曲频率影响的相对量值。通过对 4座斜拉桥体系的对比分析 ,证明用斜拉索影响系数及斜拉索影响度的概念可以更直观反映矮塔斜拉桥与常规斜拉桥动力性能的差异。本文的结论对认识矮塔斜拉桥与常规斜拉桥二者的受力特性有一定的参考意义。     

环境因素对斜拉桥拉索振动基频的影响

基于斜拉桥拉索有限元模型,分析了考虑拉索工程参数时阻尼器、梁体振动和温度三种环境因素对拉索振动基频的影响。结果表明:当阻尼器安装位置一定时,阻尼器对长索的基频影响大于短索的基频;当索长和阻尼器位置一定时,阻尼器对截面直径大的拉索基频的影响小于截面直径小的拉索基频;由于车辆荷载导致斜拉桥梁体振动,使得拉索的基频存在动态波动,因此在索力测量时,应选择车辆较少的时段以获得更加准确的基频;高温和低温均影响拉索基频,即拉索温度越高,基频越小;拉索温度越低,基频越大。     

某斜拉桥拉索损伤对其动力特性的影响研究

本文以某特大斜拉桥为工程背景,基于有限元软件,结合桥梁原始设计资料,建立了桥梁动力计算模型,对斜拉桥拉索损伤进行模拟研究.通过拉索有效面积的变化对斜拉桥拉索损伤进行模拟,分析不同拉索损伤下斜拉桥自振频率的变化规律,得出斜拉桥拉索损伤对竖向弯曲振型影响较大,而对侧向弯曲和扭转振型的影响较小的结论.同时,也认识到长索区拉索损伤对斜拉桥低阶振型影响较大,相反,短索区则对斜拉桥高阶振型的影响较大.     

弹性支承拉索动力特性研究

拉索的动力特性是拉索性能分析的基础.考虑弹性支承的影响建立了拉索动力分析的数学物理模型,研究了拉索的动力特性.研究表明:弹性支承刚度增大,索的整体刚度增大,索的自由振动频率增大;弹性支承刚度对奇数阶频率的影响远大于对偶数阶频率的影响;当反映索弹性支承刚度大小的无量纲参数k＞25时,认为索两端固定,可不考虑索弹性支承刚度...     

移动荷载作用下大跨度铁路斜拉桥纵向共振机理

列车荷载作用下铁路斜拉桥将在不同方向上发生振动,列车竖向荷载作用下导致的主梁纵向振动将影响道床稳定性和伸缩装置的使用,甚至影响行车安全性和舒适性。采用等效纵向荷载研究移动荷载作用下斜拉桥纵向振动机理,推导纵向共振速度估算公式。以一大跨度铁路斜拉桥为实例,分析了不同速度的移动荷载作用下结构动力响应。结果表明,当移动荷载速度与估算纵向共振速度接近时,移动荷载通过桥梁时的纵向加载频率与桥梁一阶纵向振动频率接近,斜拉桥发生纵向共振现象,主梁和桥塔动力响应显著增大。     

考虑脉动风影响的斜拉索在支点激励下的非线性振动

应用柔性拉索的非线性振动响应计算理论,提出考虑横向脉动风荷载作用及支点激励的拉索非线性振动计算方法。以力学特性不同的两种斜拉索为对象,通过数值方法分析横风作用和支点激励下的钢索、CFRP拉索非线性振动响应,比较支点激励频率、风速、阻尼器对参数振动响应的影响。结果表明,在拉索基频f1以及两倍基频2f1的支点位移激励下,脉动风虽然导致拉索出现不规则的竖向和横向水平振动轨迹,但不会改变拉索的参数振动特性;横向风荷载对参数振动具有空气阻尼力的效应;总体上CFRP拉索的参数振动振幅小于钢索,特别当拉索跨度比较大时,CFRP拉索的振幅将明显低于同跨度的钢索;黏性阻尼装置的减振效果与拉索的结构条件有关,当拉索的无量纲参数λ(Irvine参数)较大时,阻尼器的减振效果不明显,反之当λ较小时阻尼器有一定的减振效果。     

单索面矮塔斜拉桥长度参数的影响分析

以广东省佛山市石湾特大桥为项目背景,参照国内外其他矮塔斜拉桥的设计参数,研究矮塔斜拉桥长度参数特性,通过改变边中跨比、塔高、梁上无索区长度、塔上无索区长度等设计参数,分别分析这些长度参数对主梁内力和位移、塔的内力和位移、拉索应力幅和拉索活载系数的影响,确定其比较合理的取值范围。     

基于地基雷达的斜拉索环境振动测试研究

IBIS-S是基于微波干涉测量技术的一种微变形监测系统,它的超高数据采集频率,动态测量等特点使它能够快速、准确地获取目标物的振动频率。本文提出了全新的利用IBIS-S系统测试斜拉索张力的方法,研究了IBIS-S动态监测"南京眼"斜拉桥的实验方案及监测结果,通过对数据频谱分析获取了斜拉索的振动频率。实验结果表明,斜拉索振动频率随着斜拉索长度的规律性变化和理论变化规律一致,因此该方法可以在斜拉索张力测试中应用。     

磁流变液阻尼器在斜拉索上的应用

基于斜拉桥拉索具有的大柔度、小质量及小阻尼的特性，探讨了研究大跨度斜拉桥拉索的振动与控制的重要性，概括了斜拉索的五种振动形式、斜拉索风雨振的机理及危害，并介绍了磁流变液阻尼器的机理及其在实桥上的成功应用。     

矮塔斜拉桥结构参数分析

探讨了矮塔斜拉桥塔根无索区长度及边支座无索区长度对活载作用下主梁变形、内力以及斜拉索的索力等的影响,得出了合理无索区长度的取值范围;提出了斜拉索荷载效应影响率的计算公式,定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索作用的实质,对进一步认识矮塔斜拉桥的结构性能提供了新的判断指标。     

粘弹性阻尼器对斜拉桥拉索的振动控制研究

考虑索的抗弯刚度及垂度的影响 ,推导了索的空间自由振动微分方程 ,结合分离变量及中心差分法将偏微分方程在空间内离散 ,用状态空间法求解复模态特征方程 ,从而求出系统的最大模态阻尼比 ,并求出最优阻尼器系数。对不同索参数及不同阻尼器参数的典型斜拉索 ,计算了索的面内外模态阻尼特性。研究结果表明 :索的垂度对面内一阶模态阻尼比有较大的影响 ,对其它模态阻尼比则影响很小 ,也不影响最优阻尼器系数的大小 ;而抗弯刚度则对模态最大阻尼比及最优阻尼器系数均有影响。为斜拉桥拉索的阻尼器设计 ,提供了重要参考依据