大跨度悬索桥施工过程静力抗风稳定性分析研究

笔者以云南澜沧江悬索桥为工程背景,运用增量和迭代相结合的计算方法,对悬索桥加劲梁吊装期间结构静风效应进行非线性分析,得到各施工阶段静力失稳的临界风速和结构效应,研究了风速攻角对结构静力失稳临界风速和结构静风响应的影响,为施工期间静力抗风设计提供理论依据。供同类悬索桥施工期间静力抗风分析提供参考。     

三塔悬索桥施工过程抗风稳定性研究

以目前世界首座跨度超千米的三塔悬索桥——泰州长江公路大桥为工程背景,分别模拟主梁从主跨跨中向两侧桥塔、从两侧桥塔向主跨跨中以及从两侧桥塔和主跨跨中同时向主跨四分点处对称拼装的施工顺序,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,分析主梁拼装过程结构的空气静力和动力稳定性的演变规律,并从抗风稳定性角度提出三塔悬索桥适宜的主梁拼装施工顺序。结果表明:主梁从两侧桥塔向主跨跨中对称拼装施工时,结构的空气静力和动力稳定性最好,是大跨度三塔悬索桥一种适宜的主梁拼装施工顺序。     

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。     

悬索桥主塔稳定性研究

根据悬索桥的受力特点,得到悬索桥主塔受力模型,求解主塔的弹性曲线微分方程,可以得到主塔任意部位的弯矩和剪力,再由力学原理可以得到主塔模型稳定的欧拉临界力计算公式。通过有限元软件midas建立三维有限元计算模型,计算分析主塔的弯矩和剪力,并与本文推导的公式计算结果相比较,两者相差不是很多,所以足够满足概念设计的要求。     

三塔悬索桥施工全过程空气动力稳定性研究

采用三维非线性空气动力稳定性分析程序,分析三塔悬索桥施工全过程空气动力稳定性的变化规律,揭示了不同主梁施工顺序对三塔悬索桥施工过程空气动力稳定性的影响,并探讨具有良好空气动力稳定性的主梁施工顺序。     

大跨度非对称悬索桥的颤振稳定性研究

为了研究大跨度非对称悬索桥在不同非对称类型下的颤振稳定性,以主跨为628 m的某主缆不等高支承悬索桥为工程背景,基于全模态的三维频域颤振分析方法对悬索桥进行颤振稳定性分析。利用ANSYS建立了主缆不等高支承(支承高差0～40 m)和边跨跨度非对称(边跨跨度差0～40 m)悬索桥有限元分析模型,并编制相应双参数搜索迭代的APDL计算程序进行三维颤振稳定性分析。结果表明:在构造不等高支承悬索桥时,随着支承高差的增大,低阶模态频率变化较小,高阶模态范围逐渐减小; 弯扭频率比随着支承高差增加而不断减少,高差越大弯扭频率比降低越快; 桥梁颤振临界风速随着支承高差增大而不断降低,使得由于主缆不等高支承高差所引起的非对称结构形式对大跨度悬索桥梁结构的颤振稳定性有所降低; 在构造边跨跨度非对称悬索桥时,弯扭频率比随着边跨跨度差增加而减小; 随着支承跨度差的不断增大,悬索桥梁结构的颤振临界风速不断减小,但减小幅度很小,影响不大,在边跨跨度差较小时几乎可以不考虑对悬索结构的颤振稳定性影响。     

辅助结构对悬索桥的颤振稳定性的影响

随着悬索桥跨度不断增加,风荷载引起的稳定性问题在悬索桥的设计过程中的地位越来越重要,探求具有优异结构性能的悬索桥结构形式成为一项极有意义的工作,本文旨在研究在传统悬索桥基础上增加辅助结构之后悬索桥自振特性的变化,并寻求提高悬索桥颤振临界风速的有效措施。     

基于神经网络的斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨度柔性斜拉桥的设计和结构分析来说,考虑结构几何非线性效应进行静力分析是一项重要的内容。但是,材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性将影响计算结果。本文基于神经网络提出了斜拉桥非线性随机静力分析方法。通过若干次确定性有限元数值抽样对神经网络训练,训练后的神经网络能够模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系。算例研究表明,各种随机变量的变异对斜拉桥结构响应影响规律不同。同其他随机变量相比,斜拉索弹性模量变异对斜拉桥跨中挠度影响最显著。主梁截面面积变异对斜拉桥跨中挠度和尾索索力具有显著的影响。     

大跨径缆索承重桥梁非线性空气静力稳定理论

汕头海湾二桥模型在风洞试验过程中意外的发生了静风失稳现象.为了彻底探明这一现象,首次提出了非线性空气静力稳定理论.通过运用所编制的程序对这一实例展开深入、全面的力学分析,获得了与试验极为接近的力学行为及临界风速值,并探明了失稳的力学机理,从而初步证明这一理论的适用性及程序的正确性.     

大跨度悬索桥吊杆的参数振动

采用ANSYS分析了大跨度悬索桥吊杆在端部参数激励下的振动响应及吊杆内力的变化,并讨论了吊杆振动与吊杆内力时程的频谱特性。     

大跨度悬索桥三维颤振的非线性分析

基于PK—F法 ,考虑结构以及气动力随结构变形的非线性变化影响因素 ,提出了大跨度桥梁三维非线性颤振频域分析方法。该方法能预测出结构在颤振前后整个过程的振动特性以及颤振临界状态。最后 ,运用该方法对江阴长江大桥和跨度为 2 0 0 0m的超大跨度悬索桥进行了非线性颤振分析 ,揭示了非线性因素对大跨度悬索桥颤振特性影响的机理和规律     

悬索桥施工过程精细化分析研究

随着悬索桥跨径的增大,主缆恒载索力所占的比重也随之增大,而安全系数又逐渐减小,因此,有必要对悬索桥的施工过程进行更为精确的分析。为此,首先完善了基于悬索精确解析解的索单元,提出了能自动满足主缆与鞍座相切且主缆无应力长度保持不变这两个重要条件的、能方便模拟各种鞍座及其顶推的鞍座-索单元,并根据悬索桥施工计算的特点,提出了在一个荷载步内将不平衡力分级施加的非线性方程求解新算法,最后将数值解析法与有限元法有机地结合起来进行悬索桥理想恒载状态的求解。计算表明,该方法是精确而有效的,可用于采用各种方法施工的悬索桥施工过程的精确分析和施工方案的优化,也为悬索桥的施工控制奠定了良好的基础。     

斜拉-悬吊协作体系桥的颤振稳定性研究

运用多模态颤振有限元分析方法 ,分别从悬索的矢跨比、吊跨比、斜拉索索面布置形式、边跨辅助墩的设置以及桥面主梁构成等设计参数着手 ,对主跨 14 0 0m的斜拉 -悬吊协作体系桥进行了颤振稳定性分析 ,指出了影响斜拉 -悬吊协作体系桥颤振稳定性的关键设计参数 ,并从抗风性能角度探讨了斜拉 -悬吊协作体系桥的合理结构型式。     

用于悬索桥非线性分析的鞍座-索单元

悬索桥是跨越能力最大的一种桥型,鞍座是使主缆转向的一个重要构件,直接约束着主缆的变形。然而,鞍座及其顶推的模拟一直是悬索桥非线性分析时的一个难点,现有方法存在一定的不足之处。为此,本文提出了一种基于弹性悬索精确解的二节点新单元———鞍座-索单元,这种单元隐含了主缆与鞍座相切及主缆无应力长度保持不变这两个重要条件,同时将鞍座及其顶推的模拟融为一体,提出了基于NewtonRaphson法的状态求解方法,并推导了其切线刚度矩阵和等效节点力。计算表明,状态求解方法精确而有效,切线刚度矩阵推导正确。采用这种单元,既可使悬索桥非线性分析的计算模型更接近实际结构,也能显著提高计算精度和计算速度,并且具有很好的通用性。     

具有随机几何缺陷的大跨度单层球面网壳稳定性分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构设计中的关键问题。采用改进随机缺陷法对一大跨度K8型单层球面网壳进行随机缺陷稳定性分析,并研究非线性（几何非线性、材料非线性）、缺陷最大值等因素对单层网壳承载能力和临界荷载分布规律及其统计参数的影响。结果表明,单层球面网壳的临界荷载对曲面形状的安装偏差非常敏感,初始几何缺陷的影响非常大。缺陷最大值的增大将会使样本的最大值、最小值、均值及设计临界荷载显著下降,缺陷最大值对样本均方差的影响较复杂。材料非线性对大跨度单层球面网壳极限承载力的影响比较显著和复杂,对同一样本的影响有规律可循,但在不同样本之间没有必然的联系,在单层网壳结构设计中进行弹塑性稳定性分析是非常必要的。     

大跨径斜拉桥静风稳定性的参数研究

随着斜拉桥跨径的不断增大,空气静力失稳现象已引起了人们的广泛重视.本文用作者导出的大跨径斜拉桥非线性静风稳定性的方法,编制了计算软件BNAP.对一座主跨1000m的斜拉桥的静风稳定性进行了参数分析与比较,给出影响大跨径斜拉桥静风稳定性的主要参数.     

斜拉桥的空间非线性静力分析

针对斜拉桥高次超静定复杂结构,建立了合理的有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对结构整体进行了空间非线性静力分析,以彩色图给出了桥梁结构的弯矩图,斜拉索拉力图,提出了预应力布设的修改建议。分析结果为设计提供了重要的参考依据。     

斜拉-悬吊协作体系的设计探索

中国21世纪的跨海工程将面临软土地基、强台风、深水基础等条件,仅用悬索桥和斜拉桥作为大跨桥型,已不能满足工程需求.作者建议采用斜拉-悬吊协作体系以及多跨索支承组合体系来取长补短,弥补体系之不足.本文以伶仃洋大桥工程为背景,探索了1400m伶仃东航道斜拉-悬吊协作体系的设计,为这种桥型的设计和跨世纪、跨海大桥方案研究提供参考依据.