不同参数影响下单索面矮塔斜拉桥自振特性分析

通过有限元软件Midas/Civil建模计算,对国内某矮塔斜拉桥进行动力特性分析,采用Lanczos法进行模态分析,列出了大桥的前几阶自振频率和相应的振型;分析研究桥塔高度、桥塔刚度和混凝土弹性模量3类参数对桥梁自振特性的影响,并对其规律进行分析讨论,为今后矮塔斜拉桥相关设计提供依据.     

混合梁弯塔斜拉桥动力模型试验及理论分析

为研究斜拉桥的动力性能,对一座特殊形式的混合梁弯塔斜拉桥进行了缩尺模型的自振频率及振型测试,并用ANSYS程序建立了空间有限元模型,对动力特性进行理论计算和分析,二者结果基本一致,说明试验结果的准确性可信．并应用理论模型分别计算分析了相应琴桥形式的直塔和混凝土加劲梁动力特性,比较结果表明,主梁材料的变化对结构动力性能影响不大,而桥塔的曲直对结构动力性能有较大影响．     

部分斜拉桥力学性能分析

平顶山市湛河一桥主桥为双跨独塔单索面矮塔部分斜拉桥,为了分析该桥梁的力学性能,采用大型有限元通用软件ANSYS进行建模,主梁和塔采用空间梁单元(beam188)进行离散,拉索采用只承受拉力的空间杆单元(link10)模拟,建立了该桥梁的有限元计算模型,分别计算了桥梁的内力、自振频率和振型.计算结果表明,对于该矮塔部分斜拉桥,拉索对主梁的轴力和弯矩影响较大,主梁的刚度对桥梁整桥自振频率影响较大,该桥梁低阶振动主要表现为桥梁的整体竖向振动和横向振动.计算结果可为该桥的施工控制及使用阶段的健康检测和维护提供参考.     

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥梁动力性能

讨论了自锚式斜拉-悬吊协作体系在主梁、辅助墩及主塔基础等不同约束方式下结构动力特性。通过分析得出该体系桥梁自振周期长,振型密集且振型间相互耦合;缆、塔、梁共同参与振动,提高了结构的扭转频率,结构的抗风稳定性较好;加劲梁受到主缆水平分力和斜拉索水平分力的共同作用,降低了结构的弯曲刚度,需加大截面尺寸;桥梁各阶振型频率随主梁弹性约束刚度的增加而增加,一阶纵飘频率受弹性约束刚度影响比较显著,其他振型频率影响较小;通过设置边跨辅助墩,可以提高协作体系的结构刚度,增加各阶振型的频率;主塔对结构动力特性的影响取决于基础对塔底的约束强度,当群桩基础足够强大时,其自振频率仅略小于沉井、沉箱基础。     

一单索系曲线斜拉桥的结构分析

针对单索系曲线斜拉桥的结构形式,详细阐述了成都市十陵市政公园8号景观步行桥桥面的方案比选和整体结构布置。通过Midas/Civil结构分析软件建立了该桥的有线元模型,分析了该桥的静力特性并利用子空间迭代法对该桥进行模态分析,得到了该桥的自振频率和和对应的振型,模态分析显示该桥的动力特性满足人行桥的要求。通过此桥,深入的分析了非线性结构计算中位移的计算和控制中使用的一些方法并总结了单索系对桥面刚度和倾覆作用的影响。     

矮塔斜拉桥竖弯频率的能量法估算实用公式

为方便计算矮塔斜拉桥的竖向自振频率,基于双塔塔梁固结、墩支承的矮塔斜拉桥,应用Rayleigh法,推导了一阶对称和反对称竖弯振动频率公式,提出了名义单位质量的抗弯刚度的概念,对此公式的可行性进行了算例验证,并讨论了该公式的应用对象。研究结果表明：支承条件对该体系的竖弯频率影响较大,进行频率计算时应准确考虑支承条件;给出的能量法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式适用于双塔塔梁固结、墩支承的矮塔斜拉桥,抗风设计规范中的竖弯基频公式不适用于此类桥梁。     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

本文基于某5跨连续中承式钢管混凝土拱桥,借助有限元软件MIDAS,建立了该桥的空间有限元分析模型.对其振型特征进行了分析,求出了自振频率、振型等动力参数.并通过变换拱桥的主要结构参数分析了它们对自振特性的影响.计算结果为连续中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供了参考.     

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥结构振动特性

应用考虑拉索局部振动影响的计算理论，对主跨为1.4 km的碳纤维索斜拉桥设计模型进行了结构振动特性分析。从振型、自振频率和振型能量分布等方面比较了碳纤维索和钢索对大跨度斜拉桥结构动力特性的影响以及发生索桥耦合振动的可能性。计算结果表明，轻量碳纤维索自振频率高，全桥的拉索第1阶频率分布在0.43～2.15 Hz，普遍高于桥梁主要振型的频率，发生索桥共振的可能性较小；自重大的钢索第1阶频率分布在0.16～0.79 Hz，覆盖了桥梁低阶振型的频率，在主要振型中出现了明显的索桥耦合振动现象。根据主要振型的能量比例分布，在竖弯振型中碳纤维索的振型能量比例略小于钢索，这有利于改善斜拉桥结构的振动问题。研究结果证明了碳纤维索在大跨度斜拉桥中具有很好的应用性能。     

大跨径钢箱梁在温度影响下的振型分析

近年来,大跨径钢箱梁桥得到了飞速的发展,同时,在施工中发现温度对它的影响不容忽视．钢箱梁桥在太阳照晒下,箱梁顶部与底部会产生较大的温差,由此而产生的温度应力,会给该桥梁带来初始缺陷,并影响钢箱梁桥的振型变化．自振频率是桥梁结构动力特性的模态参数,也是评价桥梁动力性能的重要依据．以大跨度连续刚箱桥为例,进行建模分析,得出在温度荷载影响下的振型变化情况,对桥梁的设计与施工具有一定的参考价值．     

大跨斜拉桥模态测试与分析

首先介绍了利用环境随机振动法间接识别柔性结构模态参数的方法，并通过移动测点法对一斜拉桥现场测试结果进行了分析，分析得到移动测点法进行桥梁等大型结构的模态试验能得到较理想的结果，而且节约试验成本。通过建立三维有限单元模型，得到了该桥自振频率和振型的理论值。脉动实验测得的结构自振频率和振型与用三维有限单元模型得到的理论值的对比发现利用有限元对全桥进行模态分析，绝大部分模态吻合得较好。     

香港汀九大桥自振特性测量

香港汀九大桥是一座三塔四索面的特大斜拉桥,结构新颖.为了进行更准确的抗风抗震分析,以及将来桥梁的健康检测,实验测量桥梁的自振特性是必不可少的.根据汀九大桥环境激励(主要是风)下桥振动的加速度传感器数据,利用谱分析方法来确定振型及对应的固有频率,通过半功率带宽法测得阻尼比.振型及对应的固有频率与有限元分析结果基本吻合.     

基于刚度矩阵的桥梁损伤识别研究

结构损伤本质上是结构局部刚度和质量的改变,反映在结构动力特性上是模态参数的变化.针对桥梁损伤往往只是局部刚度改变的情况,提出一种基于结构及其子结构的刚度矩阵,利用固有频率和振型确定子结构刚度矩阵的改变程度,以及改变了刚度矩阵的子结构的位置,来判断桥梁损伤的位置及其程度的结构损伤识别方法.从识别结果看,该方法能对桥梁结构的损伤位置及其程度做出准确的识别.,     

Modal identification of long-span Runyang Bridge using ambient responses recorded by SHMS

Runyang Bridge is a newly built cable-supported bridge that crosses the Yangtze River in China. The bridge is composed of one suspension bridge and one cable-stayed bridge. During the construction of the bridge, a structural health monitoring system (SHMS) was installed, which was designed by the Southeast University. Since the bridge was open to traffic, quantities of structural ambient responses have been recorded by the SHMS. And, it’s really important to extract structrural information from these records for health monitoring. This paper presents the study on modal identification of the bridge. The dynamic properites including modal frequencies, mode shapes and damping ratios are extracted from the ambient responses. Two identification methods are employed including the enhanced frequency domain decomposition and the stochastic subspace identification. The identified modal parameters from the two methods are compared. Results show that modal frequencies and mode shapes from the two methods are almost the same while the damping ratios are different.     

无背索波形钢腹板部分斜拉桥动力特性分析

以新密市溱水路大桥为研究对象,采用Midas/Civil有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,计算了桥梁结构的自振频率和振型,结合已建成的多座无背索部分斜拉桥振动特性分析结果,对桥梁动力特性和刚度特点进行了讨论.计算结果可为该类型桥梁的设计、施工及使用阶段的健康检测和维护提供借鉴.     

基于ANSYS的桥式起重机动态分析

以某200t×20m桥式起重机为对象,应用有限元分析软件ANSYS对桥架结构进行模态分析,提取了起重机前6阶固有频率及其所对应的振型图;通过谐响应分析,分析了起重机在受外界激励作用时各阶频率下的变形情况;通过瞬态分析,获得了起重机的小车在桥架跨中位置起吊钢包时桥架(主梁)结构跨中部位的Y向位移、Y向速度和Y向加速度的时间历程曲线.     

Dynamic analysis and modal test of long-span cable-stayed bridge based on ambient excitation

To study the stiffness distribution of girder and the method to identify modal parameters of cable-stayed bridge, a simplified dynamical finite element method model named three beams model was established for the girder with double ribs. Based on the simplified model four stiffness formulae were deduced according to Hamilton principle. These formulae reflect well the contribution of the flexural, shearing, free torsion and restricted torsion deformation, respectively. An identification method about modal parameters was put forward by combining method of peak value and power spectral density according to modal test under ambient excitation. The dynamic finite element method analysis and modal test were carried out in a long-span concrete cable-stayed bridge. The results show that the errors of frequencies between theoretical analysis and test results are less than 10% mostly, and the most important modal parameters for cable-stayed bridge are determined to be the longitudinal floating mode, the first vertical flexural mode and the first torsional mode, which demonstrate that the method of stiffness distribution for three beams model is accurate and method to identify modal parameters is effective under ambient excitation modal test.     

大跨斜拉桥拉索断裂的损伤诊断研究

根据大跨斜拉桥拉索的特点,提出用模糊模式识别理论对大跨斜拉桥的拉索进行损伤诊断。在损伤识别过程中,分析了拉索损伤位置和损伤程度对结构自振频率的影响,以结构损伤和完好状况下的自振频率归一化的频率差作为损伤标识量,以此建立拉索损伤的模糊模式识别子集,再利用模糊模式识别方法对拉索损伤位置和程度进行识别。为了证明该方法的可行性,对天兴洲大跨斜拉桥结构模型进行了数值仿真,并考虑了噪声的影响,结果表明该方法能够有效地识别拉索损伤。     

基于环境振动测试的桥梁动力特性

在环境激励下对武汉理工大学理工一桥进行了动力测试,在此基础上分析了该桥梁的动力特性.重点测试了斜拉桥的索力和桥梁的振动特性,采用频差法和新基频法识别斜拉索的基频,由此求出了索力;由导纳圆拟合法识别出了桥梁的模态参数.通过实测结果与理论计算结果的比较研究,分析了桥梁的动力特性,掌握了其实际工作状态和运营情况,为进一步研究桥梁的健康检测提供了科学依据.     

斜拉桥Π型开口断面主梁气动选型风洞试验

型钢-混凝土开口Π型主梁断面是目前斜拉桥中广泛应用的一种形式,由于其钝体断面特性,容易出现风致振动问题,需要对其断面进行优化．以某主跨300 m的斜拉桥为工程背景,通过一系列节段模型风洞试验,对3种Π型结合主梁断面进行风洞试验研究,比较了它们的颤振和涡振性能,得到了一些有益结论:在很多情况下,气动外形对Π型主梁颤振和涡振性能的影响不同,在气动选型中应综合考虑;与均匀流场相比,紊流场的脉动分量抑制了漩涡的规律性脱落,使得主梁断面发生涡振的机率和涡振振幅都大大减小．