大跨度桥梁结构耦合抖振响应频域分析

基于结构的固有模态坐标 ,提出了用于大跨度桥梁耦合抖振响应分析的有限元CQC(thecompletequadraticcombination)方法。在合理假设基础上 ,推导了桥梁结构的节点等效气动抖振力公式。应用随机振动理论 ,提出了桥梁结构节点位移和单元内力功率谱密度和方差的计算方法。该方法采用了含 18个颤振导数的气动自激力模型 ,可以考虑自然风的任意风谱和空间相关性以及桥梁抖振响应的多模态和模态耦合效应 ,且计算效率很高。此外 ,对主跨跨度 13 85m的江阴长江大桥的耦合抖振问题进行了分析 ,得出了一些结论。分析结果表明 ,在大跨度悬索桥中 ,多模态效应和模态耦合效应对主梁的竖向和扭转位移抖振响应有显著的影响     

时程分析法作用下大跨度斜拉桥的地震响应研究

采用有限元分析软件MIDAS,建立了某大跨度斜拉桥模型,并通过时程分析法对该桥进行了地震响应分析,对顺桥向、顺桥向+纵桥向、顺桥向+横桥向+纵桥向三种一致激励工况作了比较,得出了一些有意义的结论。     

超大跨度悬索桥抖振特性的全桥模型风洞试验

以主跨1650m的某超大跨度悬索桥为研究背景，介绍了大跨度悬索桥全桥气动弹性模型设计和制作中的一些技术特点，并以风洞试验为手段，研究了超大跨度悬索桥在紊流作用下的抖振特点，可以作为大跨度悬索桥初步设计时参考。     

基于规范及实测风谱的苏通大桥抖振响应对比研究

复核结构设计是桥梁结构健康监测系统的主要功能之一。以世界第一大跨斜拉桥——苏通大桥为工程背景,采用实测风谱对大桥设计阶段基于规范谱所进行的抖振分析进行验证。首先采用非线性最小二乘法对桥址区实测强风紊流功率谱密度函数进行拟合,获得实测谱曲线,并分别以该实测拟合谱和规范谱为目标谱分别模拟桥址区三维脉动风场。然后采用上述两种风场,基于ANSYS对苏通大桥进行非线性时域抖振响应分析。两种分析结果的对比表明:与实测谱相比,基于规范谱所得的主梁抖振响应情况不一,但主塔抖振响应均偏于保守;两种抖振响应的PSD曲线整体趋势基本一致。分析结果可为该桥的风致抖振性能评价提供研究信息,同时对其他类型结构的抗风设计具有重要的参考价值。     

大跨度公铁两用斜拉桥列车制动力作用下结构响应研究

以某一正在设计的大跨度公铁两用斜拉桥为背景,利用非线性动力时程分析方法,分析了塔梁间设置黏滞阻尼器时,在列车制动力作用下结构动力响应,并与未设置黏滞阻尼器情况下的结构响应进行比较。分析结果表明,在塔梁间设置黏滞阻尼器能有效地降低在列车制动力作用下梁端及塔梁相对位移,结构受力也有所改善。     

大跨度斜拉桥抖振时域分析理论实例验证及影响因素分析

为了进行对现有抖振时域分析理论的实例验证,在杭州湾跨海大桥全桥模型风洞试验中,不仅对抖振位移进行了测量,还通过在塔根布设动态应变片完成了桥塔内力的实测。采用考虑桥塔风效应的抖振时域分析方法计算出大跨度斜拉桥的抖振响应,气动导纳分别取1和Sears函数,采用等效风谱法计算考虑气动导纳修正的抖振力,对风洞的空间相关性进行了测量研究并分别探讨了Sears气动导纳函数及空间相关性对抖振响应的影响,与风洞试验结果进行了对比分析。分析比较表明:当衰减因子l取实测值12.9时,风洞试验结果都介于导纳为1和导纳为Sears函数所计算的抖振响应之间,导纳取Sears函数将得到偏不安全的结果;空间相关系数对抖振响应影响较大,采用风洞实测的相关系数得到的抖振响应比采用《公路桥梁抗风设计指南》建议相关系数所得抖振响应小13%￣22%。通过杭州湾跨海大桥的实例验证发现现有抖振时域分析理论并不能完全精确预测桥梁的抖振响应,抖振响应计算值与试验值存在一定的差距。     

斜拉桥桥塔抖振的时域分析

用谐波合成法对桥塔进行抖振的时域分析，作用在桥塔的风荷载被转化到时域中，以宜宾中坝金沙江大桥为工程背景，用文中方法对其进行了分析，计算所得结果与实验基本吻合。     

斜拉索风致抖振响应研究

近些年大跨度桥梁作为跨越河流、山涧等障碍的主要构筑物在全世界范围内的研究和建设蒸蒸日上。桥梁结构设计理论和施工技术的不完善与进步很大程度上提高了桥梁的跨越能力,但是大跨度的桥梁因为其轻柔的这类特点,在强烈的外荷载的作用下动力响应特别地剧烈。基于此,设计者们及施工者们采用了有效的措施来控制大跨度桥梁结构的振动响应,也是为了能够保证结构的气动稳定性、静风稳定性,并且要使结构抖振响应的振幅限制在允许的范围内,这样其在长期投入使用中的安全性、适用性及其耐久性具有重要的研究意义。     

超大跨度斜拉桥空气动力稳定性研究

空气动力稳定性(颤振稳定性)是超大跨度斜拉桥研究和设计时需要特别注意的问题。对主跨1 400 m的超大跨度斜拉桥进行颤振稳定性分析,研究主要设计参数(主梁的高度和宽度、桥塔结构形式、桥塔高跨比、边主跨比、辅助墩设置、拉索锚固方式等)对斜拉桥空气动力稳定性的影响,指出关键的设计参数及合理取值,在此基础上,与同级别跨径悬索桥的空气动力稳定性进行比较。结果表明:超大跨度斜拉桥在增大主梁高度、减小梁宽、采用倒Y形桥塔并增加塔高、边跨设置辅助墩以及部分斜拉索地锚等情况下,可以获得比较好的空气动力稳定性,边主跨比、辅助墩设置数量对空气动力稳定性影响不大;与同级别跨径的悬索桥相比,斜拉桥的空气动力稳定性更好,更适合于超千米主跨的桥梁。     

大跨度斜拉桥地震响应反应谱分析

为了研究大跨度斜拉桥地震响应规律,以某跨径组合为60+90+150+680+150+90+60(m)的斜拉桥为例,建立了斜桥的三维有限元模型,考虑桥梁所处不同的地质环境,分析了该大跨度斜拉桥的动力特性,通过计算得出了该桥的关键点的位移响应及主塔关键截面的内力地震反应响应值。研究结果表明:桥梁关键点的位移和主塔关键截面的内力响应在100年超越概率水平为2%(E1)最大,当地震力纵向与竖向的组合输入时,与100年超越概率水平为10%(E3)相比,50年超越概率水平2%(E2)主跨跨中的纵向位移增大了1.51倍,左塔与下横梁连接处的纵向弯矩、纵向剪力和竖向剪力分别增大了47%、43%和44%;当地震力横向与竖向的组合输入时,E1概率水平下主梁跨中的横向位移为0.64 m,右塔与下横梁连接处的竖向弯矩、纵向剪力和横向剪力分别为1 356 MN·m、87 MN和35.4 MN,综合考虑地质条件与不同地震力组合输入对该桥的影响是必要的。     

台风作用下输电塔塔周风场与动力响应实测分析

通过安装于台风中心的输电塔监测装置获取的实测结果,分析了台风“海马”经过期间塔身所处位置的风场特性及其动力响应特征。测试和分析结果表明：台风登陆前后,处于风眼区域的塔身位置处风向相反,登陆时刻的风速明显减小。台风经过期间湍流度和阵风因子均随风速增大呈现明显的非线性减小。10min平均风速大于10m/s后,顺风向湍流度稳定在20%~40%之间,阵风因子小于2.0。塔身位置处的顺风向脉动风速谱相较von Karman经验谱,其低频段吻合较好,高频区域能量明显偏低。不同风速下的塔线体系频率和阻尼相对稳定,对于1阶弯曲,横、顺跨线向阻尼比均约为2.5%,其较一般钢结构的偏高。输电线和塔身的耦合共振不明显。实测塔头加速度频谱分析表明塔身横、顺跨线向的1阶整体弯曲模态振动显著,但其模态位移在塔头总振动位移中占比不到10%,表明塔身动位移是以背景分量为主。     

乌江悬索桥抖振响应时域分析

乌江特大桥是一座大跨度、高柔的悬索桥结构,对风荷载的作用十分敏感,需要进行抗风分析。文章采用大型通用有限元软件ANSYS建立了乌江特大悬索桥的三维有限元模型,运用Matlab科学计算软件自编程序模拟脉动风速时程,然后根据准定常理论计算抖振力时程,最后根据时域内的时程分析方法求得抖振时域分析的结果。分析结果为乌江悬索桥的抗风设计提供了依据,可作为设计的参考。     

开槽断面斜拉桥的随机抖振数值分析

以中央开槽箱梁断面斜拉桥-上海长江大桥为工程背景,首先通过格栅紊流场节段模型测力和测压风洞试验,研究了中央开槽箱梁断面的非定常随机抖振力频谱特性和跨向相关特性;然后,借助于最小二乘拟合方法,提出了同时考虑来流紊流和特征紊流的中央开槽箱梁断面的非定常随机抖振力谱经验数学模型和抖振力跨向根方相干函数经验数学模型;其次在此基础上,建立了开槽断面斜拉桥的非定常随机抖振响应有限元频域数值分析方法,并应用于上海长江大桥的非定常随机抖振响应分析;最后,把数值分析结果与气弹模型风洞试验结果进行了对比,以检验所建立方法的可行性和可靠性。     

基于ANSYS的斜拉桥抖振性能时域分析

基于有限元法和随机振动的相关知识,利用ANSYS有限元软件,建立了某拟建斜拉桥的仿真模型,进行了抖振抗风性能分析,得到了斜拉桥主梁和桥塔在顺桥向及横桥向时域风场作用下的振动响应,评价了桥梁的抗风性能,保证了桥梁的安全性、适用性和耐久性。     

大跨度桥梁风振响应问题的研究

介绍了自然风的构成,对桥梁结构风致振动的机理进行了探讨,并将该机理应用到实例的风毁分析上,成功地解释了该桥毁坏的原因。同时,对大跨桥梁风致振动控制的研究现状进行了总结,讨论了风洞试验在桥梁风致振动控制研究中的作用,并对数值风洞技术的发展及其应用前景进行了展望。     

大跨度桥梁颤振和抖振统一时程分析

针对传统的桥梁风振分析中对颤振和抖振分析分别处理的现象,提出了统一的颤振和抖振时程分析方法,并且考虑了结构的几何非线性和气动非线性.该方法以非线性有限元的直接积分法为基础,在研究中具体解决了随机风速场的模拟、耦合自激力的时域计算和统一的颤抖振时程分析流程等关键问题.纠正了过去时程分析方法不能同时处理颤振和抖振的理论缺陷,在时域中统一了颤振和抖振的分析方法,并编制了可视化分析软件Nbuffet.该方法和软件对大跨度桥梁风振分析具有重要意义.     

基于实测车流的大跨度悬索桥振动响应研究

以江阴长江公路大桥为工程背景,对大桥收费站实测交通流数据进行统计,建立典型车辆的等效荷载模型,模拟具有实际车流特性的6车道随机交通流。基于数值仿真技术编制程序,并考虑车-桥耦合效应,应用所模拟的6车道交通流和大桥有限元模型,计算大桥在实测车流作用下主梁不同位置位移和内力的振动响应以及动力放大系数。通过对位移和内力的变化规律分析,研究实测车流作用下大跨度悬索桥的振动响应特征。研究结果表明:不同地区典型车辆荷载存在一定差异;车流作用下大桥主梁1/4跨位置位移振动响应最大,而内力振动响应极值出现在大桥跨中位置;位移动力放大系数与现行规范规定符合程度较高;考虑车-桥耦合效应的内力动力放大系数与规范相比偏差较大,内力动力放大系数对局部范围内的车辆振动更加敏感。     

激振荷载作用下桩基础动力响应的现场试验分析

为了研究水平和竖向激振动力荷载作用下单桩和群桩的承载特性,设计了水平和竖向激振荷载下单桩、两桩、三桩和四桩在多层土中的动力试验方案。对现场试验数据采集得到了单桩、两桩、三桩和四桩的桩头位移,分析了桩头位移随着激振频率和桩数的变化规律。基于试验结果,给出了单桩、两桩、三桩和四桩的水平和竖向刚度,分析了桩头刚度随着桩数和激振频率的变化规律。并采用刚度得到了群桩动力效率系数,分析了动力效率系数随着群桩桩数和振动频率的变化规律。试验结果给出了位移、桩头刚度和群桩相互作用系数的变化规律,为简化理论计算方法和验证计算模型提供了宝贵的数据。     

金马大桥抖振响应的时域分析

金马大桥是一座独塔斜拉桥与两侧T构相连接的大跨度协作体系桥梁,该桥结构形式新颖且桥位处于台风多发区,因此,对该桥进行抖振响应分析是非常必要的。首先利用谐波合成法将脉动风速模拟为多个互相关的随机过程,接着给出抖振力和自激力的时域表达式,据此对金马大桥进行了抖振响应分析。结果表明,尽管该协作体系斜拉桥采用抗扭能力较差的边主梁形式,但其抗风能力是有保证的。     

大跨屋盖结构风致抖振响应研究

建立基于非定常风荷载的大跨屋盖结构风致动力响应的试验和分析方法。该方法采用多通道测压系统扩大同步测压点的数目,更全面地获得屋盖表面风压的时空特性,为准确计算结构风致响应奠定了基础。在动力分析方法上应用CQC法计算屋盖结构的风振响应,考虑多模态及模态间的耦合影响,编制了结构风致动力效应计算程序SWDP。最后对上海铁路南站工程屋盖结构的抖振响应结果进行了计算和分析。结果表明,采用多通道测压系统可以有效地扩大同步测压点的数目;基于非定常风荷载的CQC方法是计算复杂大跨屋盖结构风振响应的有效方法;背景响应对于总响应的贡献通常是不可忽略的。