开口截面双索面斜拉桥动力特性研究

开口截面斜拉桥的自由扭转刚度较低,其翘曲刚度和自由扭转刚度相比不可忽略,采用模型的不同将严重影响扭弯频率比,而扭弯频率比对颤振起至关重要的影响,故扭转刚度的正确计算是抗风分析的关键。在分析开口截面斜拉桥的结构构造特点的基础上,考虑各种参数（索的非线性,索的振动,主梁质量中心和剪切中心间的偏心）对斜拉桥的自振特性的影响,对开口截面的桥面采用三种有限元模型,建立了空间三维计算模型．并将其应用于江苏省灌河特大桥的动力特性的计算。通过对三种有限元建模方式的计算结果的比较,说明三主梁模型应用于开口截面双索面斜拉桥是适用的。     

考虑圣维南翘曲变形的初始扭转薄壁梁单元刚度矩阵

基于传统薄壁直梁力学模型,对初始扭转薄壁梁有限元数值模型进行系统的分析与研究。首先基于初始扭转梁的几何变形微分关系,导出初始扭转薄壁梁圣维南翘曲应变。根据传统薄壁直梁有限元力学模型,考虑初始扭转梁圣维南翘曲变形,建立其有限元单元刚度矩阵。最后,通过椭圆截面初始扭转梁算例,并与ANSYS三维实体有限元分析结果进行对比分析,表明建立的考虑圣维南翘曲变形的初始扭转薄壁梁单元刚度矩阵具有良好的精度。     

开口断面斜拉桥主梁动力特性的有限元简化计算

以1座双索面开口断面大跨径斜拉桥为例,探讨了采用3种主梁简化模型计算开口断面动力特性的差别。结果表明:对于纵飘、侧弯及竖弯各阶固有动力特性,采用单主梁模型、主梁壳单元模型、三主梁模型计算的结果基本一致,将3种模型的动力特性计算用于抗震分析时,结果相差不大;而采用单主梁模型会低估抗扭刚度,对桥梁结构扭转频率产生较大的误差;三主梁模型和主梁壳单元模型结果相近,桥梁抗风分析时不宜采用单主梁模型。     

考虑抗弯刚度影响的弹性支承拉索动力特性研究

拉索的动力特性是拉索性能分析的基础。考虑抗弯刚度和支承弹性等因素建立拉索动力分析模型,研究了拉索的动力特性。本文研究表明:抗弯刚度和支承弹性变形对拉索自振频率影响都较大;支承弹性变形对奇数阶频率的影响远大于对偶数阶频率的影响;当反映索弹性支承刚度大小的无量纲参数k25时,认为索两端固定,可不考虑支承弹性变形对拉索动力特性的影响。     

薄壁杆系结构自由振动精确求解的动力刚度法

将动力刚度法应用于薄壁杆系结构自由振动的分析.采用常微分方程求解器COLSYS求解薄壁杆件单元动力刚度所满足的常微分方程边值问题获得单元动力刚度的数值精确解,基于COLSYS求解单元动力刚度的网格采用Wittrick-Williams算法获得单元固端频率的计数,调用COLSYS求解单元动力刚度对频率的导数所满足的常微分方程边值问题获得其数值精确解.由此建立起薄壁杆系结构自由振动精确求解的导护型牛顿法,求得精确的频率和振型.本文数值算法的计算结果与文献以及ANSYS软件的计算结果吻合很好,表明本文方法准确、可靠、有效,可进一步推广应用于其他复杂结构自由振动的分析.     

钢管混凝土拱肋刚度取值对动力特性的影响

我国尚未颁布钢管混凝土拱桥设计规范,国内外各规程对钢管混凝土刚度取值存在差异,以一座实桥为例,讨论了刚度取值对钢管混凝土拱桥动力特性的影响,分析结果表明：不同规范刚度的计算值的不同对钢管混凝土拱桥动力特性计算结果的影响较小,对自振频率抗弯刚度取值的变化有一定的影响,但抗压刚度的影响极小;对自振振型,抗弯与抗压刚度取值的变化均无影响。     

大跨张弦梁结构动力特性分析

基于ANSYS有限元分析程序,建立某张弦梁结构三维有限元模型,获得结构动力特性,结果表明:张弦梁结构模态复杂,局部模态在前几阶表现突出;竖向自振频率小、竖向刚度较弱,该结果为进一步研究类似结构的受力特性提供了参考。     

列车作用下悬索桥刚度参数对桥梁动力性能影响

分析研究了某多塔悬索桥不同的桁宽、桁高、主缆刚度和中塔刚度等刚度敏感参数对桥梁自振特性以及桥梁动力响应的变化规律,分析表明,加劲梁桁宽的增加能显著增大桥梁横向基频,且能减小跨中横向振动响应;加劲梁桁高、主塔刚度以及主缆刚度的增加均能提高结构整体竖向刚度,显著减小桥梁跨中竖向振动位移。     

箱形薄壁结构在翘曲扭转下的截面非线性分析

针对广泛应有于公路行业的钢筋混凝土薄壁构件,本文详细地推导了其在翘曲扭转作用下的截面应力和截面力的具体表达式;综合考虑了混凝土和钢筋对截面整体刚度矩阵的贡献,进一步推导了在翘曲扭转作用下钢筋混凝土薄壁结构截面非线性分析的表达式,对翘曲变形产生的纵向应力采用了有效的研究分析手段.     

钢筋混凝土工字桥梁的建模与动力分析

本文设计了两种截面的钢筋混凝土工字梁,并对使用的两座预应力混凝土梁桥的动力特性进行了对比分析。两座桥的长度、宽度和主梁深度相同。然而,第一座桥使用了六个传统窄翼缘型工字梁,而第二座桥仅使用了四个宽翼缘型工字梁。桥梁对动荷载的响应是借助于复杂的有限元模型获得的。对桥梁进行了模态和时程分析,以确定两座桥梁的动态特性、行为和响应。获得了桥梁的动力特性和挠度,并对不同主梁和跨度的桥梁进行了比较。有限元模型的输出表明,虽然宽翼缘型工字梁梁数较少,但其挠度小于传统窄翼缘型工字梁的相应值。     

考虑基础刚度的某步行天桥结构抗震分析

以某超长大型步行天桥的抗震分析为例,在上部结构分析中引入了地基基础刚度。采用弹性时程和弹塑性时程等方法分析比较了固定约束、线性弹簧约束、非线性弹簧约束等不同模型在地震下的响应。计算表明引入基础刚度后,上部结构的动力特性发生变化,柱分担的地震剪力比例上升,墙的比例下降。在大震弹塑性时程分析中,基础的非线性变形起到了耗能作用,削弱了上部结构的地震响应。     

考虑钢筋影响的桥梁截面应力分析

结合石龙大桥工程实例建立跨中和墩顶两组局部模型进行仿真计算,分析素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土三种结构的应力分布规律,得出可以仿照混凝土结构的徐变计算理论来计算钢筋混凝土的徐变问题及预应力混凝土的徐变问题归结为钢筋混凝土的徐变问题。     

非对称开口截面薄壁圆形曲梁的非线性自由振动分析

为具有非对称开口截面的薄壁曲梁的非线性自由振动分析构建了一个有限元公式,由虚功原理推导出动能和势能,并考虑了弯曲-扭转耦合、扭曲和剪心位置等影响。有限元分析中,2结点薄壁曲线构件的形状函数采用三次多项式计算。每个结点具有7个自由度,其中包括扭曲自由度。采用直接迭代法计算非线性特征值。将计算结果与直线梁的计算结果相对比。同时归纳了具有多种半径和对角的曲梁的非线性自由振动分析结果。     

考虑断丝影响的桥梁拉索力学特性研究

拉索安全性关系索支承桥梁的安全运行与服役寿命,由于拉索老化、腐蚀、断丝等原因,拉索断丝成为拉索损伤的主要形式之一。在半平行钢丝拉索非对称断丝损伤模型的基础上,通过数值计算重点讨论了非对称断丝条件下断丝位置、螺旋角、钢丝间摩擦系数等参数对拉索内钢丝拉力分布及轴向刚度的影响。结果表明,非对称断丝引起的截面内钢丝拉力不均匀分布明显,螺旋角和钢丝间摩擦系数对拉索轴向刚度影响较大,应用并联模型设计计算时,误差较大,计算结果偏于不安全。     

对桥梁立柱明渠拟非均匀流计算方法的探讨

在满足恒定流、正坡、长而直的棱柱体、粗糙度不变化4个条件时才会有均匀水流出现,水工建筑物(桥涵)干扰均会产生非均匀流。其总水头线、水面线、底坡线沿程很难相等,工程设计人员往往采用明渠均匀流的近似值来计算过水断面的流量能力,未考虑局部过水断面的较小突变引起附加阻力消耗的机械能。考虑到河道防洪能力、汛期排涝等安全因素的重要性,采用拟非均匀流计算方法更逼近现实情况。     

基于动刚度法的复杂索缆体系的动态分析方法

索缆结构是一种重要的结构承载系统。随着现代工程结构跨度和高度的增加,土木工程中使用的索缆长度也在增加,其结构形式也越来越复杂。在这种情况下,索缆结构的动态分析已成为结构设计、使用性能监测和维护以及振动控制的关键。现有的索缆动态分析理论只能考虑部分设计参数的影响,或仅适用于结构形式相对简单的索缆系统,而对于复杂索缆结构的精确动态分析,难以兼顾分析效率和精度,因而不太适用。本文在动态刚度法（DSM）的基础上,建立了一套复杂索缆系统的精确动态分析方法;以裸索系统、复合索缆系统和带侧向支撑的多段索缆系统为代表,说明了该方法的有效性和适用性。主要的贡献和成果如下： 提出了考虑弯曲刚度、内部阻尼和电缆附加力的小下垂索缆频率方程的精确解;给出了带双护套防腐系统的拉索的动态模型和解法,探讨了填充材料对系统阻尼和频率的影响;基于DSM建立了多段索缆系统的动态模型,并提出了相应的动态解法方案。据此,分析了某悬索桥主缆的动态特性。理论分析结果与实测值和有限元求解结果有很好的一致性,这表明所提出的方法的准确性。本文提出的索缆动态分析方法具有较高的计算精度,且易于实现,可为工程中索缆及索结构的初步设计和健康监测提供理论依据。     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明:所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

考虑建筑刚度的盾构施工引致沉降计算方法

地表有建筑物存在时,地铁盾构隧道穿越建筑物施工引起的地表沉降槽形式受地表建筑物刚度的影响,与无地表建筑物存在时的情况有所不同。Verruijt和Booker曾对Sagaseta镜像法推广后提出了考虑半无限空间内岩土材料体积可变条件下适用于任意泊松比材料的浅埋圆洞位移及应力分布规律的近似解析解。基于该解析解并结合等效刚度原理,给出了考虑建筑物刚度时单线及双线盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降计算公式。结合上海轨道交通11号线穿越徐汇中学崇思楼工程,运用双线盾构隧道穿越建筑物引起的地表沉降计算公式对既有建筑物沉降进行预测,与监测结果对比显示吻合较好,验证了该公式的适用性。     

板梁桥的增大截面和配筋加固技术方法及主要措施

文章主要通过板梁桥主梁承载强度不足等梁体病害,采用梁底增配补强主筋以增大抗弯截面面积达到维修加固预期效果的实例,对板梁桥增大截面和配筋的加固法主要施工程序和施工措施及要求进行分析及探讨。     

大跨径斜拉桥动力特性分析

首先针对大跨径斜拉桥的结构特点,从主梁、主塔、斜拉索和边界条件等方面阐述了斜拉桥有限元动力分析的建模方法;然后以苏通大桥为例,用ANSYS有限元分析软件,对其成桥状态下的结构自振特性进行了分析.计算结果表明,该桥具有较好的抗震性能,但需要通过节段模型风洞试验检验其颤振稳定性.