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。     

风障对大跨度悬索桥静风稳定性的影响

以某大跨悬索桥为对象,基于有无风障风洞测力试验获得的加劲粱三分力系数,进行非线性静风稳定对比分析,发现风障（透风率50％）不会降低大跨度悬索桥的静风稳定性,在某种程度上抑制了静风失稳,尤其是在负攻角和零攻角时.在相同风速下,有风障时主粱跨中横向位移大于无风障时主梁跨中横向位移,这是由于在很大的攻角范围内,有风障时阻力系数大于无风障时阻力系数.     

大跨高墩连续刚构桥静风稳定性评估

为评估大跨高墩连续刚构桥抗风稳定性,同时为大跨高墩连续刚构桥抗风设计提供有效依据,以某连续刚构桥为依托,评估其静风稳定性能.采用Fluent软件计算各截面三分力系数及不同风速下桥梁各截面的静风荷载;并将静风荷载施加于有限元模型,计算了成桥状态和最大双悬臂状态下的扭转角,评估了其静风稳定性能.结果 表明:不同风速作用下结...     

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。     

悬索桥在紊流风场中的静风扭转发散机制

揭示悬索桥主缆系统的扭转刚度退化及静力扭转发散的机制。基于广义模型的理论分析表明,桥面的竖向运动对系统整体的扭转刚度至关重要。任何一条主缆的向上竖向运动都可能导致系统扭转刚度的急剧降低。由于竖向运动引起的刚度急剧降低是紊流场中大跨度悬索桥发生静力扭转发散的主要原因。紊流场中因系统刚度退化而引起扭转发散的机制与传统的观点不同。通过广义模型较好地解释了如果任意一条主缆丧失了刚度都将导致主缆系统扭转刚度的消失。此外,由这个机制可以得到与紊流场中悬索桥静风扭转发散有关的几个临界风速的定义,其中能导致任意一根主缆达到无应力状态时的风速Ucr3对扭转发散至关重要。西堠门大桥非线性动力有限元数值分析的结果和全桥气弹模型风洞试验的观察结果证实文章提出的基本观点。     

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。     

高深峡谷斜拉桥施工期静风稳定性分析

基于非线性静风稳定性分析方法,结合高深峡谷地形下非线性风场环境的影响,对斜拉桥施工期静风稳定性进行分析研究。通过数值模拟对比不同工况下的结构变形位移,分析得出：非线性风场对斜拉桥的施工期影响较大,其中非线性风场中决定因素是非线性风攻角;斜拉桥最大单悬臂状态为施工期最不利状态;斜拉桥施工期最不利状态比成桥期更容易发生静风失稳;斜拉桥悬臂长度相同的情况下,单悬臂比双悬臂的静风稳定性更高。     

蜀南竹海大跨度人行悬索桥抗风性能分析

蜀南竹海人行悬索桥跨度320 m,标准段宽度仅为3 m,抗风问题非常突出。为提高桥梁的抗风性能,主缆采用了空间缆的形式,并在桥梁下方布置抗风索,主梁也采用了带风嘴的分离式双箱结构。为验证结构的抗风性能,进行了静风稳定性、颤振稳定性,涡振稳定性分析,结果表明桥梁抗风性能满足使用要求。     

西堠门大桥成桥状态的非线性静风稳定性分析

根据国内外风洞模型试验成果,在强静风荷载作用下,大跨径桥梁静力失稳的临界风速可能低于动力失稳的临界风速,因此对大跨悬索桥进行静风稳定性分析不可或缺。以西堠门大桥为工程背景,考虑静风荷载的非线性和悬索桥结构的几何非线性,然后运用增量和迭代相结合的计算方法,利用大型有限元ANSYS软件和现有的文献资料对该大桥成桥状态的静风稳定性进行分析,并与线性分析方法进行了比较,为大跨度悬索桥的抗风设计提供了一定的参考。     

车辐式大跨度张拉索膜结构的自振和静风作用分析

选取佛山世纪莲体育中心的大跨度车辐式张拉索膜结构作为研究的原始模型,着重讨论不同预应力度和不同的膜的张拉刚度对结构自振特性和静风反应的影响。计算表明,结构的预应力度对结构的自振特性和静风反应影响较大。     

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。     

三维脉动风模拟技术在大跨机库风振分析中的应用

风荷载在大跨度屋盖结构设计中往往起主要作用,这使得该类结构的风荷载及风致动力响应研究日益受到关注与重视。结合大跨度机库屋盖表面脉动风作用特点,依据改进的Iwatani线性回归滤波器法并结合中心采样定理,实现了基于Matlab的超大跨度网架结构三维空间相关脉动风速时程模拟。以Davenport谱为目标谱对首都机场六机位机库网架所有上弦节点位置处的随机脉动风速时程进行了模拟。进而结合风洞试验数据,依据屋盖各节点风压系数将模拟的风速时程加载于机库结构并进行风振响应时域分析,以研究三维脉动风作用下超大跨度机库屋盖结构的响应特点。分析结果表明本文模拟空间随机脉动风的方法可以较好地考虑大跨机库表面的脉动风特点,为结构的风振时域分析提供准确的荷载时程。     

曹妃甸跨纳潮河大桥抗风稳定性分析

以曹妃句跨纳潮河大桥为背景,对三跨双塔单索面预应力混凝土宽桥面部分斜拉桥进行了动力特性和抗风稳定性分析,并进行了部分斜拉桥和相应连续梁桥的空间动力特性对比计算。结果表明,部分斜拉桥的力学特性接近连续梁桥,基本自振周期短,抗扭刚度大,抗风性能良好。     

Parametric study on the aerodynamic stability of a long-span suspension bridge

The aerodynamic stability becomes a governing factor in designing long-span suspension bridges. In this paper, using the method of three-dimensional nonlinear aerodynamic stability analysis, parametric analyses on the aerodynamic stability of the Runyang bridge over the Yangtze River are performed including the structural system, the cable sag, the side span length, the depth, dead load and supporting system of the deck, etc. Some important design parameters that affect the aerodynamic stability of the bridge are pointed out, and the favorable structural system of the bridge is also discussed based on the wind stability.     

张力腿基础刚度对大跨浮式悬索桥风-浪动力响应的影响

采用张力腿基础的大跨度浮式桥梁是一种新型跨海桥梁体系,由于张力腿结构横向刚度弱,风-浪作用下结构响应受基础设计的影响大。该文构建了浮式桥梁风-浪荷载计算及结构运动响应有限元分析方法,以某采用张力腿基础的浮式悬索桥为对象,分析了张力腿基础淹没深度、张力腿拉索倾角等设计参数对张力腿基础横、竖向刚度以及风-浪作用下浮桥动力响应的影响。结果表明,风荷载对浮桥主梁的动力响应起主导性作用;通过增加张力腿基础的淹没深度增大结构的竖向刚度,能直接有效地减少大跨浮桥的动力响应;调整张力腿拉索倾角为75°～80°时可以有效降低结构的横、竖向运动响应,过小的倾角虽然可以提供较大的横向刚度,但会增大主梁的运动响应。因此,张力腿基础刚度是大跨浮式桥梁结构动力响应的控制性因素,应对基础设计参数开展重点研究。     

飞燕式拱桥主桥结构稳定及承载力分析

针对钢管混凝土在大跨桥梁上的广泛应用,主要利用大型通用有限元程序计算分析了某拱桥在各种荷载下的弹性稳定分析,结构动力特性计算,并给出了设计建议,以提高人们对拱桥主体结构受力特性的认识,具有一定的参考价值。     

大跨单层球面网壳的风振系数及其参数分析

本文针对某工程的单层网壳结构方案,采用其风洞试验数据,通过有限元方法在时域内进行三维风振分析,获得了钢网壳24个风向角下的竖向风振系数值,并通过对试验数据和计算结果的分析,确定了风荷载的不利风向角。同时考虑到钢网壳在风荷载作用下,不仅产生竖向风振,并且存在水平向风振,计算了不利风向角下的顺风向和横风向风振系数。进一步进行了该网壳结构在各种参数工况下风振系数的参数影响分析。结果表明:风振系数随风向角变化敏感,在抗风设计时应该考虑到这一规律;斜杆的使用大大减小了单层球面网壳的风振系数值;边界约束条件对风振系数的影响不大;结构阻尼比对竖向风振影响比水平风振响应更明显,阻尼比增大,风振系数有一定程度的减小。这些结论可为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供借鉴。     

Investigation on aerodynamic stability of long-span suspension bridges under erection

The aerodynamic stability of long-span suspension bridge under erection, particularly at early erection stage, is more problematic than in the final state. It is influenced by the deck erection sequence and the nonlinear effects of wind-structure interactions. Considering the geometric nonlinearity of bridge structures and the nonlinear effects of wind-structure interactions, a method of nonlinear aerodynamic stability analysis is presented to predicate the aerodynamic stability limit (flutter speed) of long-span suspension bridges during erection. Taking the Yichang Bridge over the Yangtze River as example, evolutions of flutter speeds with the deck erected by different sequences are numerically generated. The sequences of pylons to midspan and the non-symmetrical deck erection are confirmed analytically to be aerodynamically favorable for the deck erection of long-span suspension bridges, particularly at early erection stages. The flutter speeds of long-span suspension bridges under erection are greatly decreased by the nonlinear effects of wind-structure interactions.     

大跨结构抗风研究现状及展望

大跨结构是典型的风敏感结构,风荷载和风致振动常常是控制结构安全性的主要因素.本文系统回顾了国内外大跨结构抗风研究领域的进展,主要涉及风洞试验、大跨结构气动弹性模型、风振系数、等效静风荷载、风致响应等方面,并对存在的不足以及进一步研究的方向提出建议.