面向健康诊断的悬索桥试验模型设计与分析

基于数值模拟的桥梁结构的健康诊断与损伤识别研究存在较大的局限性,而在实际的桥梁上进行破坏性试验目前也是不可能的,所以,模型试验方法在桥梁结构的健康诊断研究中尤为重要。参考实际大跨度悬索桥结构,面向健康诊断设计制作了悬索桥试验模型。试验模型满足多重试验目的的要求,所有构件采用钢材独立加工制作,便于构件更换和重复试验。通过特殊设计的主要构件连接方式,可方便地模拟悬索桥结构的各种可能的损伤情况、异常状态等。对模型进行了详细的静动态测试,同时与有限元计算结果进行了对比分析。通过模型修正,试验模型测试结果与有限元计算结果吻合良好。试验模型和数值模型为今后的有关研究奠定了基础。     

斜拉桥有限元建模与模型修正

以圆弧桥面、单偏置斜塔的Safti斜拉桥为对象，研究了斜拉桥的有限元建模技术和基于敏感度分析的有限元模型修正技术及其对该桥的应用。基于该桥现场测量的模态数据，修正后的有限元模型获得了较好的改善。     

斜拉桥结构模型修正的子结构方法

针对大跨斜拉桥结构提出了一种子结构模型修正方法。根据斜拉桥结构体系特征,从空间上划分几个比较独立的子结构。对包括所有子结构特征信息和待修正参数的整体结构,进行特征信息对参数的灵敏度分析,验证各子结构之间的相对独立性,并确定子结构模型修正的顺序。基于各子结构的特征信息建立目标函数,采用遗传优化算法,依次对各子结构进行模型修正。以某大跨斜拉桥试验室物理模型为研究对象,对该方法进行了数值仿真和试验验证。基于仿真数据的子结构模型修正精准度高,基于实测数据的修正结果能得到与实际情况相符的合理解释。因此,该斜拉桥模型修正的子结构方法切实有效,且易于工程应用。     

预应力混凝土斜拉桥的时效行为分析

就预应力混凝土斜拉桥而言，无论其施工方法如何，其在施工到成桥的过程中，结构的几何特性，材料特性，承受的荷载等均随时间的推移而不断的变化，混凝土的收缩徐变必将影响到结构的内力和变形，因此对混凝土斜拉桥进行有效分析以了解其在施工中及成桥后真实的内力和变形是非常必要的，本文根据斜拉桥的结构特点编制了斜拉桥时效分析软件，并运用该软件，对某一预应力混凝土斜拉桥的时效行为和进行了分析。     

大跨度预应力混凝土斜拉桥的空间非线性分析

本文应用三维空间有限元单元法,结合斜桥桥的实际施工过程,同时考虑斜拉桥的缆索垂度效应,梁柱效应,结构大位移效应,以及混凝土收缩徐变,预应力及其损失,施工中结构体系转换等各种因素的影响,编制了大跨度预应力混凝土斜拉桥的空间非线性分析软件,并提供了前后处理功能,可以结合拉桥的实际施工过程,很方便地跟踪分析各种方法施工的预应力斜拉桥从施工开始到成桥这一整个过程任一时刻的内力变形。     

网架斜拉桥模型静载试验及分析

本文设计制作了一个长５．０米，宽１．０米，塔高２．５米的独塔网架斜拉桥试验模型。进行了均布荷载作用下的静力试验。试验内容包括两部分：１．索处于自然状态；２．全部索按比例施加预应力。试验结果与理论计算吻合良好。     

一种修正的混凝土弹性损伤本构模型及其应用

混凝土弹性损伤本构模型的模型参数少、标定简单、计算效率较高,适于工程应用。Faria和Oliver等人所提出的混凝土损伤模型,体现了混凝土弹性损伤本构模型的上述优点,但原模型对反复荷载作用下混凝土刚度恢复效应描述欠佳。针对此不足,该文做了修正。并以ABAQUS为平台编制了材料模型子程序UMAT。应用修正的模型对几个典型...     

斜拉桥动力分析的三维有限单元模型

建立了一种三维斜拉桥的有限单元模型，并将其用于ＫａｐＳｈｕｉＭｕｎ斜拉桥动态特性分析。同时考虑了各种结构参数（结构质量的分布和偏心，结构刚度，索单元划分，索自重垂度，边界条件等）对斜拉桥自振特性的影响。数值计算结果与脉动试验结果较吻合，说明了该有限单元模型几乎能够分析出斜拉桥所有重要的动力特性     

基于自适应模型的在役斜拉桥时变力学性能追踪

由于结构复杂、影响因素众多,斜拉桥初始有限元模型不能准确反映实际结构,且服役阶段斜拉桥力学性能持续退化。因此,建立反映斜拉桥真实状态的数值模型是追踪其时变力学性能的关键。故该研究提出基于自适应模型的在役斜拉桥时变力学性能追踪方法。首先根据成桥时拉索实测索力,采用多目标优化法修正斜拉桥成桥时有限元模型。基于修正后的成桥有限元模型,考虑服役阶段混凝土收缩、徐变和环境温度效应,采用有限元逐步分析法数值追踪在役斜拉桥时变力学性能。利用所提出的方法数值评估海河大桥服役1年和2年后时变力学性能,并对该桥实际力学性能进行周期性现场检测。研究结果表明,服役1年和2年后,全桥索力数值结果与现场检测值的相对差异始终保持在±10%之内,主梁挠度数值结果和实测值最大差异分别为-0.025 m和-0.013 m。因此,斜拉桥自适应模型能够有效地追踪在役斜拉桥时变力学性能。在服役阶段,该混合梁斜拉桥主跨主梁挠度逐渐增大,边跨主梁挠度变化很小。     

混凝土板的裂缝诊断

利用4块预应力混凝土空心板的动力测试数据，对板的支承条件和损伤参数进行了识别，根据板的损伤特征，以线弹性断裂力学为基础，推导了混凝土构件裂缝截面转动刚度表达式，然后利用特征值灵敏度分析和实测的固有频率变化率对裂缝的位置及裂缝程度进行了识别。     

千米级斜拉桥长索架设技术

以苏通长江公路大桥为饲介绍了千米级斜拉桥斜拉索安装方法及其施工要点.论述了斜拉索的桥面展开、塔端挂设、梁端牵引锚固以及PE保护等长索安装施丁的关键技术问题.长索桥面的展开采用立式放索,梁端牵引锚固采用卷扬机、钢绞线以及张拉杆共同组成的三级组合牵引方式,长索张拉在梁端进行.     

斜拉桥的拉索纵桥向风荷载计算方法研究

介绍了苏通大桥在设计过程中专门对斜拉索进行的测力试验情况,并与国外相关研究成果进行了对比,提出了斜拉索纵桥向风荷载阻力系数计算公式.该研究填补了我国桥梁抗风设计规范的空白,已被纳入<公路桥梁抗风设计规范>(JTG/T D60-01-2004),具有很高的实际指导意义.     

大跨混凝土斜拉桥施工过程中结构的断索动力响应

为研究大跨混凝土斜拉桥施工过程中结构的断索动力响应,以湖南赤石特大桥火灾后九根拉索断裂的事故为背景,采用有限元软件建立了赤石特大桥的非线性动力实体有限元分析模型,通过对比灾后检测得到的索力、主梁和索塔位移及裂缝开展情况与有限元模型中相应的计算结果,证明了模型的有效性.基于已验证的有限元模型,对斜拉桥结构在多根拉索断裂过...     

风、列车作用下斜拉桥索-梁相关振动对拉索疲劳可靠性的影响

以实际大跨度斜拉桥为研究对象,研究了随机风、列车作用下发生的索-梁相关振动对拉索疲劳可靠性的影响.使用编制的动力有限元计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥全桥3维精细有限元模型,计算了斜拉桥全桥在风、列车动力作用下的振动响应,分析了全桥索-梁相关振动的特性.建立了列车交通荷载概率模型,根据桥位处风速统计数据资料建立了桥梁的...     

CFRP索斜拉桥动态特性的有限元分析及动态试验

介绍了国内首座CFRP索斜拉桥的工程概况;建立了该桥的三维空间梁壳杆系有限元动态分析模型,进行了结构动态特性有限元分析;进行了环境激励下国内首座CFRP索斜拉桥结构动态特性的测试,结合试验结果对国内首座CFRP索斜拉桥的动态特性进行了分析。同时,将实桥动态试验结果与有限元动态特性分析结果进行了对比分析。结果表明,有限元动态特性分析的低阶频率和振型与试验测得的频率与振型结果基本吻合。笔者等试验及相关研究分析结论可为CFRP索桥梁的动态建模、动态特性分析、抗震抗风设计及CFRP新型缆索材料在桥梁工程中的进一步推广应用提供一定的参考依据。     

Technology for long cable erection of a thousand meter scale cable stayed bridge

In the background of the constrction of Su-tong Yangtze River bridge, the cable construction method and techniques of a thousand-meter scale cable-stayed bridge are introduced. Some key construction techniques, such as outspreading cable on deck, installing cable at pylon, pulling and fixing cable at the attachment with decks and cable PE protection, are discussed.     

千米级斜拉桥空气动力学问题

以苏通大桥为背景,对超大跨径斜拉桥的空气动力学问题进行了研究,着重讨论了超大跨径斜拉桥的动力特性、风荷载、基于气弹模型的颇振导数识别、结构体系以及涡激振动特性等一系列问题.研究结果表明,考虑侧向风荷载作用下斜拉索的非线性效应之后,全桥结构的竖向刚度有折减现象.同时发现Fixed-Fixed体系是解决顺桥向风荷载的有效途径,还提出了基于气弹模型的颤振导数识别方法,并就斜拉桥的涡激振动和雷诺数效应进行了探讨.     

特大跨度斜拉桥施工几何控制原理的数值验证

以苏通长江大桥为研究对象,通过数值仿真分析验证了几何控制原理的正确性。通过对施工过程中临时荷载和环境温度对于结构线形影响的系统分析和研究结果表明,在考虑施工全过程几何非线性影响的条件下,临时荷载及环境温度等因素仅影响施工过程中的结构状态,基本不影响成桥的结构线形和内力状态,几何控制原理适用于超大斜拉桥施工控制,采用几何控制原理能够获得良好的施工控制结果。     

基于局部静力测试的约束子结构修正法

针对局部子结构为修正对象的情况,提出只利用整体结构中局部子结构部分的静力位移即可精确修正子结构模型的约束子结构方法。首先利用静力测试获得局部子结构所对应的局部柔度矩阵,通过在子结构边界处施加虚拟固定支座,把子结构从整体结构中隔离出来成为约束子结构,同时构造出该约束子结构相应的柔度矩阵。然后利用柔度扰动新方法优化修正约束子结构,即等同于修正相应的子结构模型,从而可对该子结构的损伤状况作出评估。以一个平面桁架结构为例对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法合理可靠,计算简单快捷且精度良好。     

证据理论结合灰色神经网络混合识别方法在苏通长江大桥状态预测中的应用

为解决千米级斜拉桥在施工过程中由于观测噪声及初始构件误差等因素影响下的结构响应预测问题,提出了D-S证据理论与灰色神经网络结合的混合识别方法。融合后的混合识别方法,在数据不完备的情况下,具有良好的预测功能。根据实际结构识别结果验证了方法的有效性和准确性,分析并比较了本文方法与传统识别方法的结果。实践研究表明,参数预测的D-S证据理论与灰色神经网络混合识别方法能够显著改善传统方法的识别准确性问题。