某钢管混凝土拱桥自振特性研究

利用ANSYS软件建立了某钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,计算结构的自振频率和振型,对结构的振动特性进行了分析。分析结果表明：结构自振周期较长,结构的基频为0.797 9 Hz,振动模态为拱梁正对称侧弯,面外刚度小于面内刚度,面外刚度控制结构的稳定性,结构的振型比较密集。     

大直径组合风电塔柱受力性能研究

针对15 MW级大功率海上风力发电设施，提出双层钢壳内填充混凝土的组合风电塔柱结构。为明确该组合塔柱设计方案的合理性，通过实体-板壳有限元分析和理论计算，对比组合塔柱及钢塔柱的受力性能。研究结果显示，相比于以往大直径钢塔柱，依据横截面抗弯能力等效而设计的组合塔柱可使塔柱外径降低约15%，最大钢塔壁厚度降低约50%。组合塔柱填充混凝土为钢塔壁提供侧向约束而避免钢塔柱局部屈曲，使得组合塔柱不利节段的抗压承载力提高32%～45%。组合塔柱提高截面抗弯模量而使钢塔壁最大活载弯曲应力减小约13%，有利于减小该风电塔柱的风载疲劳效应。双层钢壳与混凝土组合塔柱可改善独柱式风电塔柱的受力性能，降低加工及吊装难度，节约钢材用量，可供大功率风电塔柱设计参考。     

上承式钢管混凝土拱桥动力特性分析

为研究上承式钢管混凝土拱桥的动力特性,以大型有限元计算软件ANSYS为平台,对跨径为252 m的上承式钢管混凝土拱桥——千岛湖1号特大桥建立了空间有限元模型,进行了动力特性分析。通过对前十阶频率和振型的分析,得出结论:面内基频一般较面外基频大,尤其是大跨度拱桥,应注意保证拱的横向稳定性;桥面系的面内振动与拱肋基本同步,桥面系的面外振动受桥面系与拱肋之间联结形式的影响较大,采用立柱或刚性吊杆联结时,二者振动基本同步;通过收集到的大量钢管混凝土拱桥的结构型式和基频计算结果,可得出钢管混凝土拱桥基频随跨径的变化趋势,并由此回归出频率对于跨度的公式,当缺少实测资料时,可作为工程设计中的参考依据。     

混凝土斜拉桥施工误差参数分析

该文对混凝土斜拉桥的混凝土施工误差对结构力学状态的影响进行分析,选取了受现场施工影响较大的主梁弹模和主塔弹模2个参数,采用Midas Civil建立了全桥杆系有限元模型,并在此基础上针对依托工程桥梁的跨中挠度和第一阶竖向振动的基频进行了参数敏感性分析。结果表明:对于混凝土斜拉桥,主梁作为主要承重构件,其混凝土弹模对桥梁跨中挠度的敏感性均要高于桥塔混凝土弹模,对于结构竖向振动基频的敏感性则相差不大。     

大跨度连续钢桁柔性拱桥自振特性分析

采用MIDAS Civil有限元软件,建立了银川机场黄河特大桥的梁单元模型,并对全桥进行了动力特性分析,结果表明,银川机场黄河特大桥前12阶振型的频率在2.5 Hz以内,基频为0.249 122 Hz,振动频率较低,模态密集,结构整体刚度较大;该桥横向弯曲振动最早出现,横向刚度对该结构的设计起控制作用。     

混凝土连续刚构桥参数敏感性分析

针对混凝土连续刚构桥的施工误差对结构力学状态的影响进行分析,选取了受现场施工影响较大的主梁混凝土弹模、桥墩混凝土弹模以及桥面板铺装厚度三个参数,采用Midas Civil建立了全桥杆系有限元模型,并在此基础上针对依托工程桥梁的跨中挠度和第一阶竖向振动的基频进行了参数敏感性有限元分析。结果表明:主梁混凝土弹模和桥墩混凝土弹模均与桥梁的跨中挠度呈负相关关系,与基频呈正相关关系;对于混凝土连续刚构桥,主梁仍为主要承重构件,其混凝土弹模对桥梁跨中挠度和基频的敏感性均要高于桥墩混凝土弹模;桥面铺装厚度的变化可同时改变主梁截面刚度和恒载大小,但其对桥梁跨中挠度和基频的影响均较小。     

双柱形桥塔斜拉桥动力特性分析

双柱形桥塔对斜拉桥的扭曲振动不利,对中山市板芙二桥主桥(独塔双索面预应力混凝土斜拉桥)初步设计方案进行了分析,利用大型有限元程序ANSYS建立全桥的整体动力分析模型.针对主梁为开口截面的双索面斜拉桥,采用壳单元模拟主梁,考虑塔柱横梁和辅助墩的影响,分四种工况(实桥模型;实桥上增设塔柱横梁模型;实桥上增设辅助墩模型;实桥上设辅助墩和塔柱横梁)计算了该桥的动力特性.计算结果表明:双柱形桥塔降低了主梁的扭转刚度,尤其是当主梁采用开口截面时,塔柱侧向弯曲振动与主梁的扭转强烈地耦合在一起.该计算与分析结果为该桥的设计修改提供了一定的参考价值.     

三峡升船机结构地震反应分析

三峡升船机是长江三峡工程通航建筑物的一个重要组成部分,也是目前世界上规模最大、技术难度最高的升船机。地震作用增加了升船机结构特别是其导向系统设计的难度,抗震问题成为升船机研究中的一个关键方面。采用数值模拟的方法,研究三峡升船机结构的动力特性、结构的加速度与位移反应、墙体应力与联系梁内力反应,同时还分析比较多种因素对船厢与塔柱之间地震耦合力的影响。结果表明,船厢内水体的基频远离塔柱结构的基频,水体对塔柱结构的动力影响不大;塔柱结构墙体应力不大,但是顶部联系梁特别是在横梁变截面处及梁根部附近局部区域内力较大;各种因素对横导向机构的地震耦合力影响不大,横导向耦合力约为1MN;纵导向地震耦合力较大,并显著受到多种因素的影响;船厢在上部时纵导向地震耦合力最大,但是阻尼器的设置可以有效地降低纵导向耦合力,增加相当于5%阻尼比的阻尼器即可以使耦合力从8.11MN降低为6.98MN。     

中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱承载力研究

以某跨海大桥原型设计提出的一种新型中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱为背景,设计制作了4个中空型外壁钢板-混凝土组合塔柱试件。通过轴心受压试验,研究中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱破坏过程,并分析混凝土强度、钢板厚度、连接件型式等参数对试件轴压性能的影响。采用ABAQUS软件进行有限元模拟,分析不同结构型式和设计参数(混凝土强度、钢板强度和钢板厚度)对组合塔柱受力性能的影响。研究表明：中空型外壁钢板-混凝土组合塔柱具有优异的承载能力和延性,其承载能力和延性与内外壁钢板-混凝土组合塔柱相当,明显优于普通钢筋混凝土柱;提高混凝土强度、钢板强度和增加钢板厚度均能够提高组合塔柱承载力,但对结构刚度提高不明显。研究成果可为大跨桥梁设计提供参考。     

大跨预应力混凝土空心板的振颤及防范

由于高强钢铰线预应力混凝土空心板厚度减少 ,刚度降低 ,自振频率降低 ,在室内各种振动荷载作用下虽然强度和挠度满足要求 ,但有时使用者会感到不舒适。基于加拿大国家建筑法规提出了当单块预应力混凝土空心板的基频不满足限值时应采用装配整体式方案。为保证装配整体式预应力楼盖共同工作 ,应浇筑混凝土现浇层 ,用正交异性板理论分析楼板基频。通过分析得知加设现浇层可增加楼盖的基频和刚度 ,避免振颤     

行车振动对现浇混凝土力学性能的影响研究

采用室内模拟行车振动对新浇筑混凝土性能的影响,通过正交试验分析不同振动因素对混凝土抗压、劈裂、抗折以及弹性模量等力学性能的影响,研究发现:不同组合振动中,振动施加时间对混凝土性能影响最大,且整体上看,施加的振动频率为10 Hz,振幅为9 mm,振动时间为60 min,振动施加时间为1 h时,对混凝土抗压强度影响最大,而对混凝土抗折与劈裂强度影响最大振动方案:频率为10 Hz,振幅为9 mm,振动时间为60 min,振动施加时间为4 h;混凝土初凝前施加振动对混凝土抗压强度有一定提升,而在初凝至终凝期间,振动对混凝土劈裂与抗折强度有不利影响,两者强度明显降低,但随着龄期的增加,混凝土具有一定愈合能力,后期强度有所提升,而在终凝后,混凝土抵抗外部干扰能力增强,强度变化不大。     

交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明:各样本基频主要分布在4～10Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14～18Hz范围;VLz振级在0～18Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72dB;对于0～40Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6dB,基频处放大量最大为17.4dB。     

汽车荷载作用下地下结构的现场振动试验研究

为了研究汽车荷载引起地下空间结构的低频振动和噪声问题,开展了地下结构现场振动试验。在结构顶板上下表面和地下一层布设测点,从时域及频域方面研究车辆振动下地下结构的振动响应,同时结合振级和噪声标准进行环境评价。结果表明：汽车荷载作用下地下结构以竖向振动为主,顶板竖向基频约为17.0Hz,振动能量主要集中于15.0~30.0Hz; 振动响应从顶板传递至地下一层时大幅衰减,顶板与地下一层的竖向振动沿水平方向传递不明显;顶板横向振动传递时衰减较慢; 测试荷载工况下,结构顶板竖向峰值加速度为274.38mm/s2、地下一层楼面Z振级最大81.02dB,噪声最大56.66dB,超过楼盖峰值加速度、振级与声环境质量限值,需采取减振降噪措施。     

基于车桥耦合振动的现浇混凝土渗透性能研究

针对车桥耦合振动影响桥梁混凝土渗透性的问题,在室内采用特制的振动台模拟车桥耦合振动的方法,研究车桥耦合振动对现浇混凝土渗透性能的影响。以铺装层为代表进行水泥混凝土配合比优化设计并验证,采用正交试验方案在室内对现浇混凝土模拟车桥耦合振动作用,测试其渗透性能。研究表明:不同振动方案对氯离子迁移系数主要的影响因素是起振时间,其次是频率,振幅和振动施加时间影响最小,影响最大的试验组合是频率为10 Hz,振幅为9 mm,振动施加时间为30 min,起振时间为5 h;不同振动方案对渗水高度主要的影响因素是起振时间,其次是振动施加时间,频率和振幅影响最小,影响最大的试验组合是频率为10 Hz,振幅为3 mm,振动施加时间为60 min,起振时间为5 h。     

人行天桥动力性能研究

结合福州某环形天桥管养工作,对该人行天桥的动力性能和人致振动的舒适性开展探讨,通过动力测试及有限元模型分析,结果表明竖向基频低于3Hz,引起行人不适,建议通过增强天桥主梁刚度或设置减震措施,同时避免在天桥上设置广告而增加自重。     

钢管混凝土节点处应力研究

依托圆端形钢管混凝土塔柱这一特殊结构,利用子模型方法对钢管混凝土变截面区作精确的应力分析,对比实测数据,分析总结出圆端形钢管混凝土塔柱节点在轴压和偏压荷载作用下的应力变化规律,找到结构最不利应力状态。     

微膨胀钢管混凝土检测应用研究

结合混凝土桥梁塔柱,以大桥的钢管混凝土塔柱试验段超声波检测为基础,通过研究钢管混凝土柱(试验段)的无损检测技术,来对于微膨胀钢管混凝土检测进行综合研究及其应用分析,为该类混凝土的检测提供理论依据.     

钢管混凝土翼缘组合梁振动特性

为研究大跨高架桥梁中钢管混凝土上翼缘钢混组合梁(以下简称钢管混凝土翼缘组合梁)的动力特性,采用有限元ABAQUS软件,建立钢管混凝土翼缘组合梁与等效截面工字钢梁的有限元模型,通过数值模拟,得出模型的振动频率,进行对比分析,依据《公路桥涵设计通用规范》中简支梁基频计算公式中对组合梁自振频率的计算,对比解析解与有限元模拟值,并分析不同构造形式对钢管混凝土翼缘组合梁振动特性的影响,得出如下结论:(1)钢管混凝土翼缘组合梁与等效工字形钢梁的横向一阶自振频率相差较小,管翼缘组合梁扭转一阶自振频率为等效工字钢相应自振频率的2.08倍,钢管混凝土翼缘组合梁因钢管混凝土翼缘降低了腹板的高度,提高了组合梁的抗扭性能;(2)钢管混凝土翼缘组合梁竖向自振频率规范公式计算值与有限元计算值差别较大,规范基频的估算公式不适用于组合梁竖向基频的计算;(3)增加下翼缘宽度,对提高钢管混凝土翼缘组合梁的横向刚度较明显,竖向和扭转刚度影响较小。     

长安大学渭水校区体育场

长安大学渭水校区体育场为一骨架支撑式膜结构，由主拱、塔柱、平面桁架和拉索共同形成受力体系。主拱跨度为210m，曲率半径235m。两侧塔柱建筑高度约35m，塔柱通过三根拉地索和四根连接主拱的拉索平衡。在看台边沿另设置两根拉地索，增强主拱的整体稳定性。膜结构建筑面积约为4060m^2，利用下部混凝土结构柱作为后支座，在主拱和混凝土柱之间用纵横两方向平面桁架连接形成57个方块。     

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。