悬索桥吊杆刚度对桥梁动力特性的影响

现行的大部分悬索桥理论都做出了吊杆刚度不变的假设,未曾考虑其对悬索桥力学特性的影响。为掌握悬索桥吊杆刚度对桥梁力学特性的影响,本文以润扬长江悬索桥为例采用有限元法对其进行了非线性静态分析以及模态分析。静态分析结果表明改变吊杆刚度对悬索桥静载变形结果有一定的影响,模态分析结果表明对于低阶模态的固有频率,吊杆刚度的影响十分微弱,但可能会令模态的振型发生很大的改变。     

列车荷载对桥梁及桩基下边坡的动力作用

研究了车辆荷载对桥梁及桩基下的边坡的动力作用,以李子沟特大桥为计算示例,建立了桥梁上下部、基础–边坡两个三维体系动力分析模型,采用大型工程分析软件ANSYS分析了大跨高墩桥梁在列车荷载作用下由于轨道不平顺引起的动力响应,以及对桩基下边坡产生的安全和稳定影响,并采用预应力锚索加固,以保证边坡的稳定性。     

悬索桥基频影响因素的参数化分析与实用计算

桥梁设计师常常采用简化（实用）公式估算桥梁基频,用以在大跨桥梁设计的前期阶段估算其动力性能。但是随着桥梁建设的发展,部分公式的精度已无法满足要求;在实际使用时各公式易用性也存在较大差异。本文在分析各基频估算公式误差来源的基础上,选择关键变量、采用参数化有限元模型分析各控制因素的影响效应,据此选择改进策略,同时在分析各参数相互关系的基础上进行变量精简,提升估算公式的易用性。经实测和计算基频值的验证,改进实用计算公式在提高了易用性和适用性的同时,有效控制了基频估算结果的整体误差极值,提升了基频估算公式的工程应用价值。     

中央扣对大跨悬索桥抗震性能影响研究

依托某大跨悬索桥,基于有限元建立不同形式的中央扣悬索桥模型,分别进行模态分析和动力时程分析,研究不同中央扣形式对大跨度悬索桥动力性能和抗震性能的影响规律。结果表明:在动力性能方面,中央扣的设置会提高悬索桥的整体刚度,对反对称振型影响较大,且能够有效抑制纵飘振型,其中刚性中央扣可以使主缆振动的振型提前;在抗震性能方面:纵桥向,中央扣的设置使得主梁的纵向位移减小、主梁和跨中主缆的内力增大,其中刚性中央扣效应明显,而中央扣的设置对其它位置的位移和内力影响不大;横桥向,仅刚性中央扣的设置造成主梁跨中部分的剪力增大,而其它位置的位移和内力没有较大变化。结果可为同类型桥梁设计提供参考及依据。     

辅助墩对大跨度铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响

为研究辅助墩对铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响,以主跨828m的某单线铁路悬索桥方案为工程背景,建立了有限元模型,采用反应谱法和时程分析法对比研究了辅助墩对铁路悬索桥地震响应的影响。通过车-桥耦合振动分析,比较了不同位置辅助墩对桥梁和列车动态响应的影响。结果表明:设置辅助墩后,加劲梁的竖向地震反应明显减小,而桥塔的地震响应增大;车辆通过桥梁时,设置辅助墩后梁端竖向转角、车辆竖向加速度和轮重减载率均减小;当辅助墩位置向梁端移动时,梁端竖向转角、车辆竖向加速度及轮重减载率均逐渐减小,车辆响应对辅助墩纵向位置的变化不敏感。     

节点刚度对空间管桁架拱动力性能影响的研究

为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒三角形截面空间管桁架拱为算例,结果表明：节点域弹簧模型的基频比普通模型低8.81%。加速度峰值为0.4gal的各向地震作用下,节点未进入塑性状态,节点处引入弹簧单元能有效地考虑节点的半刚性,相对于理想刚接的情况,节点位移响应相差不大,而轴力响应较为明显,水平地震作用下结构的内力增大了25.53%,竖向地震作用下结构的内力增大了4.89%,三维地震作用下结构的内力增大了22.49%。对不同跨度、矢跨比的空间管桁架拱进行了时程响应分析与讨论,计算结果表明：在大跨度管桁架拱节点设计分析中,节点刚度对结构动力性能的影响有较强的敏感性;节点刚度对不同矢跨比管桁架拱动力响应的影响与地震波的输入方向有关,此类结构在强震作用下,不宜采用未考虑节点刚度的模型进行动力响应分析。     

人行悬索桥结构参数对舒适度的影响研究

以人行悬索桥为研究对象,根据我国行人的步行特性,用影响线原理将同步调行人荷载分别以集中力的方式单独施加在结构最不利位置,进行人致振动响应分析,最终求得最大振动响应,并且对主缆吊索间距、加劲梁布置形式以及抗风缆分张角度的改变,给人行悬索桥舒适度带来的影响进行了探究。结果表明：结构的舒适度会随着行人数量或步频的增大而变差,因此要严格控制桥上的行人数量和步频,保证结构的舒适度;基于背景工程,以舒适度为选型标准,最终确定出吊索间距应选择3.0 m或6.0 m,加劲梁应选择“三根纵梁+全部斜撑”的布置形式,抗风缆分张角度在30°、45°或60°中选择为宜。     

拱脚开裂对拱桥动力特性的影响

介绍了结构动力特性的分析计算基本理论，以一座大跨度双曲拱桥为例，对由于拱脚支承情况改变所引起的动力特性的变化进行了分析比较，以促进桥梁结构的动力特性研究。     

交通荷载作用下大跨悬索桥的非线性动力响应分析

研究了非线性系统的等价线性化动力分析方法以及大跨悬索桥非线性特性的表征,采用移动荷载模型分析了润扬长江大桥悬索桥在移动交通荷载作用下的非线性动力响应特征,包括单车过桥、车队单向过桥、车队双向过桥以及基于实测交通流量的连续车流过桥等4种工况。结果表明,在60～120km/h的正常行车状态下,车速对结构动力响应的影响并不显著;车重与结构挠度响应呈近似正比例关系;在连续车流作用下,动力响应最显著的部位为跨中区段;在不连续车流作用下,动力响应最显著的部位为L/8～L/4区段。本文的结论可以为大跨悬索桥梁的构造优化设计、空间疲劳分布效应研究及日常养护工作提供参考。     

基于ANSYS的大跨悬索桥动力特性分析

建立了一主跨为1 138 m的大跨悬索桥的ANSYS模型,对其进行了动力特性分析,并与已有相同桥型的已建桥梁进行了比较,得出了相应的结论,同时指出把握好桥体的受力特性,对于优化设计及工程实践具有重要的参考价值。     

张力腿基础刚度对大跨浮式悬索桥风-浪动力响应的影响

采用张力腿基础的大跨度浮式桥梁是一种新型跨海桥梁体系,由于张力腿结构横向刚度弱,风-浪作用下结构响应受基础设计的影响大。该文构建了浮式桥梁风-浪荷载计算及结构运动响应有限元分析方法,以某采用张力腿基础的浮式悬索桥为对象,分析了张力腿基础淹没深度、张力腿拉索倾角等设计参数对张力腿基础横、竖向刚度以及风-浪作用下浮桥动力响应的影响。结果表明,风荷载对浮桥主梁的动力响应起主导性作用;通过增加张力腿基础的淹没深度增大结构的竖向刚度,能直接有效地减少大跨浮桥的动力响应;调整张力腿拉索倾角为75°～80°时可以有效降低结构的横、竖向运动响应,过小的倾角虽然可以提供较大的横向刚度,但会增大主梁的运动响应。因此,张力腿基础刚度是大跨浮式桥梁结构动力响应的控制性因素,应对基础设计参数开展重点研究。     

Seismic response analysis of self-anchored suspension bridge with multi-tower

Seismic performance of a self-anchored suspension bridge with three-tower were investigated. A three-dimensional nonlinear finite element model of the bridge was developed using Sap2000. Nonlinear time history analysis was conducted using Fast Nonlinear Analysis Method (FNA), while beam-column effect and nonlinear behavior of bearing and damper were taken into consideration. The analyze results showed that the middle tower was more vulnerable compared with the two side towers; there existed risk of buckling of composite beam, and the most vulnerable part lied near steel-concrete composite segment. Viscous dampers were effective to reduce seismic response of towers as well as girders.

     

多主跨悬索桥塔顶纵向刚度对活载挠度的影响

提出"塔顶纵向刚度"的概念和定义,并分析了多主跨多塔悬索桥塔顶纵向刚度之间的关系。利用虚功原理和柔索计算的虚拟梁法,推导出考虑塔顶纵向刚度的多主跨悬索桥活载挠度计算方法;通过算例验证表明,此法可以用来准确地求解多主塔、多主跨悬索桥的活载挠度,作为在桥塔设计中选取合适的桥塔截面的参考。     

RC框架结构在地震作用下的抗侧刚度计算

介绍了多层多跨RC框架结构在地震作用下梁柱连接的抗侧刚度的计算方法,以计算框架结构内力的D值法和结构力学的位移法为基础推导出了RC框架结构在地震作用下进入非线性阶段的半刚性连接抗侧刚度的计算方法并进行了验证,为提高RC框架结构的抗震性能奠定了基础。     

RC框架节点在地震作用下的内力计算方法研究

以计算框架结构内力的D值法和结构力学的位移法为基础,对RC框架结构在地震作用下进入非线性阶段的半刚性连接抗侧刚度计算方法进行了推导及验证,对研究RC框架结构的抗震性能具有重要意义。     

结构参数对自锚式悬索桥静力性能的影响

以河南省桐柏自锚式悬索桥为例,利用建立的有限元模型分析了不同的结构参数变化对静力特性的影响,得出主缆矢跨比、抗拉刚度、加劲梁竖向抗弯刚度对自锚式悬索桥的静力性能影响较大,加劲梁轴向刚度和主塔纵向抗弯刚度的变化则对其影响不大.     

桥梁结构不同激振方法下的模态参数识别

对桥梁结构在不同激振方法下的模态参数识别方法进行了评述,讨论与比较了桥梁结构不同激振方法下的模态参数识别方法,并基于各种激振方法通过实例进行了比较分析,对桥梁的检测和评估具有重要的意义。     

自锚式悬索桥动力特性研究

以三汊矶自锚式悬索桥工程为例,利用通用有限元分析软件ANSYS建立大桥的动力模型,计算了前16阶频率及振型,并具体分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数,提出了自锚式悬索桥动力特性的影响规律。     

润扬大桥悬索桥动力特性分析与实测变异性研究

对我国首座采用刚性中央扣代替短吊索设计的润扬大桥悬索桥进行了动力特性分析与实测变异性研究。首先,通过建立三维空间有限元模型,计算了30种不同伸缩缝刚度下的动力特性参数,研究了悬索桥动力特性的边界敏感性;其次,对基于环境激励的桥面模态试验分析结果以及结构健康监测系统获取的不同时期动力特性参数进行了分析,重点研究了通车前后动力特性参数的变异性,指出了部分振型自振频率发生较大变化的原因。研究结果表明:悬索桥动力特性具有较强的边界敏感性,伸缩缝刚度的变化能够引起部分动力特性参数发生较大的变化。设置中央扣后悬索桥一阶反对称振型自振频率边界敏感性增大。在对悬索桥的动力特性进行精确分析时,主梁两端边界条件不容忽视。研究成果对同类大跨度悬索桥的设计和安全评估具有重要的参考价值。