自锚式悬索桥自由振动研究

悬索桥自振特性分析是研究悬索桥抗风、抗震以及其它动力效应的基础．考虑加劲梁的压弯效应,计入大缆倾角和纵向位移的影响,基于大位移不完全广义势能泛函分析,运用变分原理推导了双塔三跨连续自锚式悬索桥加劲梁的自由振动微分方程,并根据简化后的微分方程得到自锚式悬索桥纵向和竖向频率计算公式,最后通过两个算例验证公式基本合理．     

压弯耦合效应下自锚式悬索桥自由振动研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分厚理,考虑了加劲梁的压弯耦合和剪切应变能的影响,建立了三跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了自锚式悬索桥的竖向挠曲振动、横向挠曲振动和纵向振动的基础微分方程,忽略非线性项的影响,进而得到线性振动微分方程．以一座拟建的自锚式混凝土悬索桥为例,求出了竖向振动方程自振频率的解析解,并与数值解作了比较,证明了这一理论和方法为自锚式悬索桥的固有振动特性分析能提供可靠的依据。     

自锚式悬索桥的面内稳定性

为完善自锚式悬索桥面内稳定性理论,首先通过结构稳定性的概念初步判定该桥型不存在面内分岔失稳的可能性;进而在自锚式悬索桥挠度方程中通过引入位移干扰量,以幂级数干扰位移形式反证其不会出现面内弹性分岔失稳;最后以实桥为例,通过数值模型按弹性及弹塑性稳定理论计算分析了桥梁的荷载系数、破坏模式等。结果表明:在挠度理论适用范围内,自锚式悬索桥不存在面内分岔失稳;数值分析结果显示该实桥面内分岔失稳由吊索断裂引起,超出挠度理论应用范围,而极限承载力能满足安全性要求。     

预张力悬索桥及其静力学性能分析

为从理论上获得预张力悬索桥的力学特性,利用大位移不完全广义势能变分原理,建立了预张力悬索桥的一般基础微分方程.在进一步引入假设条件下,导出了基于古典挠度理论的平衡微分方程.通过对微分方程的解析,讨论了预张力悬索桥的静力学特性及其与普通悬索桥的区别.结合算例悬索桥的数值分析表明,预张力悬索桥由于抗风索的存在,以及结构中建立的预张力,在提高结构刚度、减小加劲梁弯矩等方面具有一定的优越性.     

混凝土自锚式悬索桥抗震设计的图表分析法

为了对混凝土自锚式悬索桥地震响应给出快速评价,基于弹性概念提出了估算混凝土自锚式悬索桥抗震设计的图表分析法.该方法通过混凝土自锚式悬索桥静力分析和自身结构参数查找对应图表中系数,对方案设计和初步设计阶段结构地震响应给出估算.根据已有资料建立了分析模型,考虑几何刚度影响,利用恒载作用下动力平衡方程,输入3条地震波进行了反应谱分析,得出相关图表.最后应用图表法通过实例与有限元分析结果进行对比,说明了该方法可以应用于混凝土自锚式悬索桥方案设计和初步设计阶段抗震设计的地震响应估算.     

推导弹性力学变分原理的一种凑合法——反逆法

我们在仔细研究专著、专著推导经典变分原理的方法和专著推导广义变分原理的方法的基础上,建立了一种由弹性力学基本方程出发推导经典变分原理和广义变分原理的统一方法,我们称之为反逆法,它也是一种凑合法.本文首先用这种方法推导弹性力学小位移理论的各级变分原理,然后用这种方法推导有限位移理论的各级变分原理,并对一些有关的问题进行了必要的讨论.     

弹性力学的拟广义虚功原理和三变量广义变分原理

本文提出了一种建立广义变分原理的新方法,即首先把应力、应变及位移均看成独立变量,提出一个与弹性力学的全部方程和边界条件等价的“拟广义虚功原理”,然后进一步导出了包含三个独立变量和一个加权函数的两个极其普遍的广义变分原理。到目前为止的各种三变量广义变分原理,均可包含在本文的两个变分原理之中。本文还进一步导出了具有弹性边界的两个三变量分区广义变分原理,这些原理对于建立弹性力学各种新的非协调有限元法,将是十分有用的理论工具。     

大位移非线性弹性理论的广义变分原理

应用半反推法（凑合反推法）推导了大位移非线性弹性理论中的二类及三类独立变量的广义变分原理,由于半反推法不用拉氏乘子,所以可以避免由于拉氏乘子引起的临界变分现象,结果证明Ｈｕ－Ｗａｓｈｉｚｕ为分原理只是二类独立变量的变发原理。     

受气压载荷固支变厚度圆平板大挠度的精确解

本文用拖带坐标法导出应变—位移关系,并由变分原理建立平衡微分方程。方程的解法采用Way的无穷幂级数法。所得大挠度解答用曲线表示,以便工程设计参考。     

弹性力学的广义变分原理(二)

基于新的势能和余能密度表示式的基础上,利用变分问题描述了弹性力学问题的各类广义分原理是各种变分约束条件、一般约束条件和变分条件3者之间的匹配问题。并利用拉氏乘手法建立了各类新型的变分原理。这些变分原理开拓了求解工程结构问题的新途径,是建立新的离散方法的理论基础。     

Study of Vertical Seismic Response of Concrete Self-Anchored Suspension Bridges

Based on the variational prineiple of incomplete generalized potential energy with large deflection, the vertical nonlinear vibrational differential equation of self-anchored suspension bridge is presented by taking the effect of coupling of flexural and axial action into consideration. The linear vertical equation is obtained by omitting the nonlinear term, and the pseudo excitation method(PEM). Taking the self-anchored concrete suspension bridge over Lanqi Songhua river for an example, the expected peak responses of main beam, towers and cables are calculated. And the seismic spatial effects on vertical seismic response of self-anchored suspension bridges are discussed.     

自锚式混凝土吊桥的力学性能研究

通过对一座跨径240m自锚式混凝土吊桥的静、动力分析，研究了非线性、主缆矢跨比、主梁拱度、温度以及混凝土收缩徐变等因素对自锚式混凝土吊桥的受力影响。结果表明：自锚式混凝土吊桥基本满足弹性理论，混凝土收缩徐变对结构受力影响较大，主缆矢跨比越大，结构刚度越大；与同等条件的传统吊桥比较，自锚式混凝土吊桥具有良好的动力特性。     

自锚式混凝土吊桥的力学性能研究

通过对一座跨径240 m 自锚式混凝土吊桥的静、动力分析,研究了非线性、主缆矢跨比、主梁拱度、温度以及混凝土收缩徐变等因素对自锚式混凝土吊桥的受力影响.结果表明:自锚式混凝土吊桥基本满足弹性理论,混凝土收缩徐变对结构受力影响较大,主缆矢跨比越大,结构刚度越大;与同等条件的传统吊桥比较,自锚式混凝土吊桥具有良好的动力特性.     

多支承激励下自锚式悬索桥空间地震反应分析

基于随机振动理论,考虑了地震动空间效应,对一座主跨240米自锚式混凝土悬索桥在多支承激励下进行了地震反应分析,以及在地震波的三向正交分量独立作用和联合作用下的地震反应进行了数值计算,探讨了行波效应和部分相干效应对自锚式悬索桥地震反应的影响．     

混凝土自锚式悬索桥结构内力分析

为研究混凝土自锚式悬索桥的结构受力特征以及与地锚式悬索桥的差别,通过计算实例,分析比较混凝土自锚式悬索桥结构的力学特性,研究其拱度、矢跨比变化时引起的内力变化规律,混凝土收缩、徐变对内力影响的规律.对于中小跨度的自锚式悬索桥来讲,除了主梁的轴力偏大以外,结构的其余内力与地锚式悬索桥的差别不是很大,差值在10％以内.拱度和混凝土的收缩、徐变的影响比较明显.与相应的水平加劲梁和不考虑收缩、徐变影响的计算结果比较,差值均在20％以上.弹性理论适合干中小跨度的自锚式悬索桥的设计和计算.     

独塔自锚式悬索桥施工过程索力变化规律试验研究

为了研究独塔自锚式悬索桥施工过程索力变化规律,依据北京密云县云蒙大桥1/20比例的整桥缩尺模型试验,针对独塔双跨自锚式悬索桥的施工过程进行了模拟试验研究,对比了5种常见的吊杆张拉方案,揭示了自锚式悬索桥体系转换过程索力的变化规律,经过综合分析选择二次张拉方案作为比较合理的施工方案.同时建立了该桥的有限元数值模型,通过对比分析得到一致的规律,对于同类桥梁的设计和施工控制提供了可借鉴的试验依据.     

自锚式悬索桥体系转换实用计算分析

为设计阶段更简洁方便地计算自锚式悬索桥在其体系转换过程中各吊索的张拉力,提出一种基于主缆内力状态计算吊索力的实用计算方法,根据吊索张拉完成的程度将主缆划分为张拉完成段与自由悬挂段两部分,借鉴结构力学中位移法的求解思路,首先在主缆相应吊点处添加约束使主缆张拉完成段内力与目标状态内力一致,然后释放约束使各主缆节段自由变形达...     

三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥成桥阶段活载模型试验研究

为研究三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥在成桥阶段活荷载作用下的结构受力性能,依据相似理论,制作了1∶20的全桥缩尺模型。利用模型试验研究了该体系桥在对称与非对称荷载作用下的结构力学特性,对加劲梁、吊杆、拉索、主塔与副塔的力学行为进行了分析。结果表明:在成桥阶段活载作用下,模型桥对称性较好、刚度较大、抗弯扭性能较好;模型桥能较准确地反映实桥的受力特性,所测得的试验数据,已成功用于指导实桥设计;理论计算值和实桥换算值与试验实测值吻合较好;模型桥及实桥均满足规范要求,该体系桥梁在使用阶段安全可靠。     

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力．方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法．结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺．除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14716kN·m．主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零．结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析．