基于健康监测系统斜拉桥有限元模型修正的实现

目前结构健康监测成为解决工程结构安全性和耐久性的前沿性课题。以深圳湾公路大桥斜拉桥为工程背景,采用健康监测系统提供的数据获得斜拉桥的拉索索力和模态参数。在分析设计变量对模态参数变化的灵敏度特性的基础上对建立的有限元模型进行修正,比较快速有效地得到了能够较好的反映大桥动力特性的基准有限元模型,为大桥的健康监测和损失预警研究提供了基础。     

结构有限元模型修正的灵敏度分析方法

文章简要介绍了结构有限元修正的灵敏度分析方法的基本原理、研究现状及现存的问题,并对若干改进算法和发展方向进行了展望。     

大跨度斜拉桥有限元计算模型的建立及其动力特性分析

本文结合工程实例润扬长江公路大桥北汊斜拉桥,探讨了斜拉桥有限元计算力学模型的建立方法,主要是各组成部分的简化、各单元计算参数的取值以及边界与连接条件的模拟。同时,利用有限元程序研究了其动力特性,主要包括自由振动频率、相应的振型特性。研究结果不仅为大跨度斜拉桥的分析提供了必要的理论基础,而且对大跨度斜拉桥的设计具有较好的参考价值。     

润扬斜拉桥有限元模型的建立和模态分析

讨论了润扬北汊斜拉桥以健康监测和损伤评估为目标的空间有限元模型的建立.在建模过程中,尽可能多的考虑一些影响有限元模型精度的因素,如斜拉索几何非线性(重力垂度和初始应力)的影响,将构造正交各向异性钢箱梁桥面板用复合材料力学的方法等效为物理正交各向异性板等.并用此有限元模型进行了模态分析,讨论了边界条件、边跨压重等因素对斜拉桥动力特性的影响.将有限元模态计算结果与环境振动试验结果进行比较,验证了润扬斜拉桥有限元模型的有效性.因此,建立的有限元模型可以为润扬斜拉桥的结构健康监测和安全评估提供计算和分析的基础.     

大跨斜拉桥动力特性有限元建模与分析

以某大跨斜拉桥为例,建立了一个比较完整的斜拉桥动力特性有限元模型,通过计算得到了该桥的动力特性,采用单单元和多单元模型模拟斜拉索,分析了拉索本身振动对斜拉桥的整体动力特性的影响。     

人行斜拉桥结构有限元分析

通过对人行斜拉桥进行索力测试,并结合有限元模型对比索力变化情况下结构的响应情况,得出索力变化对结构静力及动力响应的影响,通过快速测定索力并进行有限元计算,进而判定桥梁运营状态。     

高低塔斜拉桥动力特性分析

通过对国内某高低塔单索面斜拉桥建立三维空间有限元模型,进行了自振频率、振型的模态分析,总结了该结构体系斜拉桥的动力特性,可为同类桥梁的分析提供参考。     

基于相似模型试验的导管架平台有限元模型修正

根据设计尺寸建立的有限元模型与实际结构之间不可避免地存在一定偏差,须根据试验测量数据对有限元模型进行必要的修正。基于相似原理设计制作完整平台和损伤平台的缩尺模型,开展模态试验;根据模态置信准则(MAC)评价试验模态数据和有限元计算数据的相关性。应用灵敏度分析方法对结构设计变量进行分级,以有效识别出平台结构中的待修正参数。针对含有未知损伤的海洋平台,采用结构参数的优化方法,识别损伤位置并实现损伤平台有限元模型的更新。结果表明:对于完整平台,修正后前六阶固有频率的误差均值由修正前的17.22%降至2.78%,修正后的有限元模型更接近试验结构;平台损伤后MAC显著降低,根据优化方法可准确定位出2个缺失构件的位置,且修正后固有频率的误差均值由25.94%降至4.79%。通过修正可为在役海洋平台安全评估提供一个准确的有限元模型。     

斜拉桥施工控制参数灵敏度与可靠度分析

基于确定性问题基本解,利用域外奇点技术和多域耦合技术,提出了杆系随机域外奇点法。采用该法对施工过程中的斜拉桥进行了静力随机分析,考察了不同材料参数与荷载参数的变异对主梁挠度、塔顶位移与斜拉索索力影响的灵敏程度。在考虑有关参数变异情况下,进一步提出了主梁标高控制可靠度的概念,并给出相应的分析方法。实桥算例显示了本文方法在斜拉桥施工控制应用方面的科学性与实用性。     

大跨斜拉桥钢箱梁空间有限元分析

为了研究大跨斜拉桥扁平钢箱梁在车辆荷载作用下的受力特点,本文以一斜拉桥为工程背景,建立了整体有限元模型和局部模型。在对整体模型分析的基础上,应用子模型法对该斜拉桥扁平钢箱梁各关键截面进行了有限元受力分析,研究了其应力水平及其分布特点,并总结了大跨斜拉桥扁平钢箱梁的受力特性。其结论可以为同类型桥扁平钢箱梁的设计提供参考。     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析．本文基于文献提出的四节点等参曲线索单元模型理论．进行索网的初始形态分析和静力分析．编制相应的计算程序进行了实例计算．并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比．证明了该理论的正确性和适用性．为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据．     

基于新型索单元模型理论的索网结构初始形态分析及静力分析

针对大型空间结构索网分析中两个核心问题——索网结构的初始形态分析和受力分析,本文基于文献[1]提出的四节点等参曲线索单元模型理论,进行索网的初始形态分析和静力分析,编制相应的计算程序进行了实例计算,并和大型通用有限元分析软件ANSYS计算结果进行对比,证明了该理论的正确性和适用性,为这种新型的等参元模型理论在索网结构全过程分析应用中的推广提供了有力的依据。     

矮塔斜拉桥索塔空间有限元分析

以某斜拉桥为背景工程,为了解该类型矮塔斜拉桥桥塔受力基本特点,明确桥塔受力中局部危险区域的分布,建立了该斜拉桥桥塔的空间有限元数值模拟分析模型,按照一定的等效简化荷载及边界条件对其进行加载分析。     

单层索网支撑体系的有限元分析

文章简要概述了单层索网支撑体系的特性。根据索单元的有限元分析理论,采用ANSYS对单层索网体系进行分析,考察预应力对单层索网体系性能的影响。     

悬索桥索夹部位主缆钢丝之间非线性关系的分析模型

为了简化悬索桥主缆数量庞大的钢丝之间强烈的几何非线性与接触非线性关系,并研究高强螺栓紧固力在钢丝之间的传递规律。借鉴均质化思路,以主缆-索夹紧固系统表现出来的宏观力学性能为基础,利用试验结合有限元分析的方式,建立主缆在柱坐标下纵向、径向和环向三向异性的有限元实体模型,采用三向异性的均质材料代替主缆系统的平均特性,并在2组试验上分别进行探索和验证,得到三向异性等效材料的应力 应变关系。结果表明:主缆索夹接触面的摩擦力沿着索夹长度方向呈条带状分布;高强螺栓的紧固力经索夹传递后,在主缆横截面内呈现层状分布,中间小,表面大;对比试验验证了在主缆紧固研究中等效材料具有通适性。     

悬索桥主缆成桥线形精确分析

以悬链线单元的单元节点力与索单元投影的函数关系式迭代计算悬索桥成桥状态主缆的线形和主缆的无应力长度。应用于算例,精度高,简单适用。     

斜拉索分析统一理论及其应用

通过对现有各种斜拉索分析理论进行分析,基于悬链线索单元理论,将斜拉桥单索问题分成两类,提出了斜拉索分析的统一理论。该理论可以精确、统一地求解斜拉桥计算中几乎所有的单索静力问题,可方便地将悬链线索单元引入斜拉桥施工阶段和使用阶段的分析中。根据悬链线索单元理论和等效弹模法,对比分析了不同长度、不同应力水平的斜拉索的各种特性。计算结果表明:水平长度超过400 m的斜拉索的非线性将急剧增大,采用等效模量法模拟斜拉索将引起较大的误差;有些误差即使增加计算的荷载步个数也无法减小。超大跨度斜拉桥施工阶段分析中建议采用高精度的悬链线索单元模拟斜拉索。     

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。     

中承式拱桥动力分析的三维有限单元模型

在分析拱桥结构构造特点的基础上 ,考虑了各种结构参数 (结构及非结构质量的分布和偏心、结构刚度、边界条件等 )对中承式拱桥的自振特性的影响 ,对宽翼T形板构成的桥面采用三种有限单元模型 ,建立了拱桥的空间三维计算模型 ,并将其应用于浙江省某大桥的动力特性的计算[1] 。通过对三种有限元建模方式的计算结果的比较 ,说明改进的鱼骨式单梁法应用于这种宽翼T形板组成的桥面是适用的