斜拉桥动力性能分析

对一座塔墩固结、主梁连续半飘浮体系的斜拉桥，分别采用两种不同的单元类型进行动力性能的对比研究，并将结果与上海南浦大桥的动力特性进行对比，从而得出研究斜拉桥动力特性时应选择能准确反映实际构件性质的单元类型，且最好建立全桥模型来模拟实际桥梁结构的结论。     

基于显式算法的纤维梁柱单元模型

为精细模拟钢筋混凝土桥梁的强非线性行为,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的纤维梁柱单元模型,并引入到前期建立的纤维梁柱单元实用模拟平台FENAP中。采用该显式单元模型,分别对一钢悬臂梁进行滞回特性分析和对一钢筋混凝土桥墩进行推覆分析,并将计算结果与采用FENAP隐式单元模型和采用OpenSEES软件纤维模型的计...     

基于RSAPS平台的隔震单元模型EI北大核心CSCD

为实现对隔震支座力学特性的精细化模拟,基于前期建立的结构精细化模拟分析平台RSAPS,结合可以考虑水平双向耦合作用的Bouc-Wen模型和考虑竖向刚度变化的双弹簧模型,开发了隔震单元分析模块。该模块采用重叠面积法确定给定侧向位移下的临界荷载;根据支座是否具有各项同性特性,选取相应的加卸载判断条件。应用该模块分别模拟分析了铅芯橡胶支座双向位移控制试验、双向激励振动台试验和缩尺隔震桥梁振动台试验,结果表明,基于RSAPS平台所开发的隔震单元模块,可以有效模拟隔震支座的静、动力特性,且具有较高的计算效率,可进一步应用于隔震桥梁的地震响应分析。     

基于RSAPS平台的隔震单元模型

为实现对隔震支座力学特性的精细化模拟,基于前期建立的结构精细化模拟分析平台RSAPS,结合可以考虑水平双向耦合作用的Bouc-Wen模型和考虑竖向刚度变化的双弹簧模型,开发了隔震单元分析模块。该模块采用重叠面积法确定给定侧向位移下的临界荷载;根据支座是否具有各项同性特性,选取相应的加卸载判断条件。应用该模块分别模拟分析了铅芯橡胶支座双向位移控制试验、双向激励振动台试验和缩尺隔震桥梁振动台试验,结果表明,基于RSAPS平台所开发的隔震单元模块,可以有效模拟隔震支座的静、动力特性,且具有较高的计算效率,可进一步应用于隔震桥梁的地震响应分析。     

试论分阶段施工桥梁的无应力状态控制措施

分阶段施工桥梁的无应力状态的控制的核心是构建单元的无应力状态量。通过能量法建立了分阶段施工桥梁结构的力学平衡方程,南力学平衡方程推演出分阶段施工桥梁过程。由此引入构件单元的无应力状态量,就可以建立分阶段施工桥梁结构与过程状态、过程变化与成桥状态之间的关系式。通过控制和调整单元的无应力状态量,就可以有效解决分阶段施工桥梁中的安装计算问题,旋工中多工序并行作业以及施工中临时荷载与温度影响的自动过滤等问题。     

桥梁结构抗震计算可视化系统研究

桥梁结构抗震计算可视化系统(Bridge Antiseismic System,简称BAS)是针对桥梁结构抗震分析的专用软件,具有界面友好的前后处理功能,能够建立桥梁结构的空间有限元模型,可运用桁架单元、索单元、梁单元、边界单元和板单元等进行桥梁结构的静力、反应谱和动力时程等分析。该文首先介绍该系统的整体架构及其功能特点,再详细介绍其建模的思路和优越性,以及系统的分析和后处理显示功能,最后对一个工程实例,分别在BAS、Midas和Sap2000中建模,对自振周期、自重内力、反应谱内力和动力时程分析内力等分别进行了比较,验证了程序的可靠性。     

考虑支座及限位装置非线性的接触摩擦单元模型

在连续梁桥活动墩上设置限位装置后,活动墩处将包含活动支座的摩擦及限位装置的接触碰撞两种非线性,综合摩擦单元及接触单元的特性,分别考虑接触单元的弹性及弹塑性情况,提出了接触摩擦单元的有限元模型,给出了接触摩擦单元的滞回曲线,针对卸载曲线的不同状态,分别推导出了其卸载刚度;利用接触摩擦单元对设置有分散抗震挡块及活动摩擦支座的连续梁桥进行了非线性地震反应分析,对挡块在降低连续梁桥固定墩地震反应上的分散抗震作用进行了研究,该接触摩擦单元可用于设置有防落梁装置及活动支座桥梁的较为细致的抗震分析模型。     

桥梁结构物理参数识别的双单元子结构法

为了解决大型桥梁结构局部区域的健康监测问题,提出了一种用于桥梁结构物理参数识别的双单元子结构法。该方法是一种基于有限元的时域系统识别方法,其一次仅能识别出两个相邻单元的物理参数。将桥梁结构划分为若干个单元,选取任意两相邻单元为研究对象,建立其状态方程和观测方程。应用广义卡尔曼滤波,可得到该两相邻单元的质量、刚度和阻尼等物理参数。以一座三跨连续梁桥为例进行仿真分析,识别出不同信噪比情况下其子结构的物理参数。结果表明参数识别精度高,收敛速度快,从而验证了方法的有效性。     

局部集中质量接触单元法在梁式桥梁体与桥台碰撞问题模拟中的应用

近年来,模拟碰撞问题的接触单元法已经广泛运用于桥梁碰撞问题当中。其中集中参数接触单元法把碰撞两物体各自简化成质点,无法表达出碰撞应力波的传播现象;另一类Watanabe和Kawashima接触单元法,其碰撞单元的刚度是一种仅为满足精确模拟碰撞过程而采用的虚拟刚度,并无物理意义。针对梁式桥梁体与桥台的碰撞问题,该文首先提出一种新的碰撞问题模拟方法—局部集中质量接触单元法,然后详细地介绍了其在梁式桥梁体与桥台碰撞问题模拟中的应用,并通过试验验证了该方法模拟梁体与桥台碰撞的合理性。最后将该方法与两种接触单元法进行了比较,说明了该方法在模拟梁体与桥台碰撞问题中的优势。     

由车激响应识别桥梁损伤的灵敏度方法

提出了由过桥汽车激励所产生的动力响应识别桥梁损伤的灵敏度方法。将桥梁等效为等长的欧拉梁单元,汽车等效为两自由度五参数模型,用桥梁损伤因子定义单元抗弯刚度的减小(即损伤的程度)。由损伤因子零向量的假设开始,桥梁损伤可以根据最小二乘法和正则化方法用测试得到的桥梁动力响应识别得到,在数值模拟中考虑了测试误差和路面不平顺的影响。算例表明,提出的识别方法理论正确,识别得到的结果可信,可以有效地、方便地识别桥梁的损伤。     

梁—板混合单元分析桥梁车致振动与噪声

在平截面的假定条件下,通过建立梁—板混合单元有限元模型,采用车—线—桥耦合振动分析得到桥梁高频振动响应,再采用声学边界元法分析桥梁结构噪声。以32 m混凝土简支箱梁为例,讨论了不同的梁—板混合模型对计算精度和效率的影响,并与现场试验结果进行对比。由此验证了:在梁—板混合有限元模型中,跨中板单元区域的长度取5倍以上梁高时,桥梁高频振动和结构噪声仿真值均能取得良好的精度,计算效率可提高70%左右。桥梁振动和结构噪声的峰值频率范围为40 Hz~80 Hz,在梁侧传播时具有一定的指向性。采用梁—板混合单元模型计算得到30 m范围内的结构噪声与全板单元模型计算结果基本一致,但在30 m范围外,前者的计算值要比后者小2 d B(Lin)左右。因而,梁—板混合单元模型可有助于提高桥梁车致振动和噪声分析的效率。     

基于OpenFlight模型的通用桥梁红外辐射特性模拟方法

对桥梁结构进行分析及简化,提出了基于OpenFlight模型的通用桥梁建模方法,将梁式桥、斜拉索桥、拱桥和悬索桥统一为一种通用的模型结构,并分别针对桥梁箱体结构、主缆、索塔、护栏等典型部件的热特性,综合考虑各种自然因素,建立桥梁红外辐射特性计算理论模型,并以图像的灰度信息模拟红外辐射特性,开发了通用的桥梁红外辐射特性计算及成像仿真软件系统,实现了任意时刻、任意地理位置、任意气象条件下不同类型桥梁的红外辐射特性模拟。实验结果表明提出方法与现有桥梁红外成像仿真结果具有一致性,符合典型桥梁的红外热辐射规律。     

基于车激响应和灵敏度分析的桥梁结构损伤识别方法研究

提出了一种利用桥梁结构在车辆荷载作用下在线响应评估结构性损伤的方法。以单元弯曲刚度的变化量为识别指标,基于车桥动力相互作用理论计算车激桥梁响应以及响应对损伤指数的灵敏度,以结构不同状态下的响应残差为约束条件,利用最小二乘法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,然后通过有限元更新技术和反复迭代,最终实现对桥梁损伤的定位和定...     

考虑局部拉索振动的斜拉桥抖振响应分析

桥梁结构的抖振响应受抖振力和结构动态特性的影响。在有限元分析中,建立结构动态特性矩阵时将斜拉索处理成直杆单元而忽略拉索局部振动的影响。在考虑拉索锚固点随结构运动的情况下,推导出斜拉索局部振动引起的拉索动张力公式。分析认为,虽然斜拉索的局部振动对结构整体抖振响应的影响不甚显著,但结构整体运动对斜拉索的局部振动有显著影响。     

基于连接特性识别的子结构综合法

子结构综合法因其分块计算的特性,适用于由多单元组成的系统动特性的计算,但是对结构间连接的处理尚缺乏系统的分析和处理,而实际应用中,由于子结构之间的连接较为复杂,导致传统的机械导纳法计算结果准确性较低。考虑子结构综合法中连接单元特性对综合计算带来的影响,引入虚阻抗的概念,在结构综合计算中将连接单元对结构特性的影响以阻抗阵的形式引入进来,而连接单元的特性则根据整体单元及各个子单元的频响特性逆向推导所得,通过离散单元及弹性连续体单元模型验证考虑连接特性的综合方法在计算上的准确性,并将方法引入到铣刀动特性的预测中,通过设计实验验证了方法的可靠性。     

桥梁结构动力特性不确定性的全局灵敏度分析的解析方法

揭示结构参数不确定性对桥梁结构动力特性的影响机制具有重要意义,比如可为桥梁抗震抗风设计、动力特性优化设计等提供指导。全局灵敏度分析用于桥梁结构动力特性不确定性研究时,它能定量单个不确定参数作用以及参数间相互作用对桥梁结构动力特性的影响,据此可全面地评价不确定参数的重要性。但是全局灵敏度分析具有高计算花费的不足,高计算成本这一瓶颈无法突破必然导致它在桥梁结构动力不确定性应用中受阻。发展了基于高斯过程模型的全局灵敏度分析的解析方法,旨在用来快速有效地完成桥梁结构动力特性不确定性的灵敏度分析。     

不同主梁竖曲线下大跨度斜拉桥的车桥耦合振动分析

由于混凝土收缩徐变、材料特性及施工荷载与设计值有差异等各方面因素的影响 ,大跨度桥梁在成桥状态下主梁的实际竖曲线往往与设计理论竖曲线不一致 ,这可能给通车后的行车安全性与舒适性带来影响。本文运用文献[1]提出的车桥耦合振动分析理论与方法 ,针对京沪高速铁路南京长江大桥主跨 84 160 4 88 4 88 160 84m三塔斜拉桥方案 ,采用空间杆系单元建立桥梁有限元模型 ,分析了 4种不同主梁竖曲线下ICE高速列车通过桥梁时的车桥耦合振动响应 ,讨论了不同主梁竖曲线对车桥动力响应的影响 ,得到一些有益的结论。     

横风作用下考虑车辆运动的车桥系统气动特性的数值模拟研究

车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥系统耦合振动研究的前提,目前大多数研究中通常忽略了车辆和桥梁间的相对运动。由于采用风洞试验测量手段研究此类问题存在一定困难,因此该文基于CFD数值仿真平台采用动网格技术模拟计算了横风作用下考虑车辆运动的车辆和桥梁气动特性,分析研究了风场的紊流特性、车辆的运动速度以及车桥的相互气动干扰对车辆和桥梁气动特性的影响。计算结果表明:车辆和桥梁的气动力特性受车辆的运动速度和车桥间的相互作用影响较大,风场的紊流特性对车辆和桥梁的气动力也有一定影响。最后通过对比分析单车、桥和车-桥耦合的流场压力和速度云图,探讨了车辆和桥梁气动力的相互作用机理。     

高速铁路铰接式列车车桥系统动力响应分析

根据铰接式车辆结构和悬挂形式的特点,建立了铰接车辆单元模型,以现有通用软件为基础直接生成桥梁模型的质量、刚度矩阵,并以实测轨道不平顺为系统激励,求解车桥耦合动力相互作用问题;以欧洲布鲁塞尔-巴黎高速铁路线上的Thalys铰接式列车通过Antoing桥为例,分析了桥梁的动挠度、竖向和横向加速度等动力响应及运行车辆的振动加速度响应,并对铰接式列车的振动特性进行了初步的探讨;最后通过现场试验对分析模型和计算结果进行了验证。     

分阶段成形结构过程控制的无应力状态控制法

建立了分段成形桥梁任意施工过程的力学平衡方程,由力学平衡方程推演出分阶段施工桥梁过程控制的核心是构件单元的无应力状态量.通过单元的无应力状态量的控制和调整解决了分阶段施工桥梁的安装计算问题;利用无应力状态量一定的前提下,内力和位移与施工过程无关的原理,实现了施工中多工序并行作业,解决了施工中临时荷载和温度影响的自动过滤问题.