列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

大跨度斜拉桥拉索参数振动分析

大跨度斜拉桥在荷载的作用下,桥面和桥塔会按一定的频率振动,在一定条件下可能诱发斜拉索参数共振,影响形成安全和斜拉索的耐久性。文章以某大跨斜拉桥为工程背景,在考虑索、塔、梁的协同作用下,通过分析拉索参数振动机理、计算该桥的动力特性、拉索振动频率,得出参数振动与线性内部共振的条件及影响因素,为设置拉索的抑制振动装置提供理论依据。     

火灾作用下斜拉索桥梁结构力学响应研究

通过有限元软件Midas/Civil建立两跨的斜拉桥有限元模型,考虑到不同区域的斜拉索火灾作用情况,对斜拉桥在斜拉索火灾作用下的结构力学响应进行分析,得到了斜拉桥主梁竖向位移、主塔的纵向位移以及斜拉索的应力变化。模拟结果表明:斜拉索不同区域受火时对主梁竖向位移、桥塔纵向位移影响均不相同;长索对主梁位移作用要远远大于中索、短索;1区受火时,主梁跨中竖向位移以及桥塔测点A纵向位移最大;受火拉索的应力值锐减,附近拉索的应力值急剧增加。     

某斜拉桥拉索损伤对其动力特性的影响研究

本文以某特大斜拉桥为工程背景,基于有限元软件,结合桥梁原始设计资料,建立了桥梁动力计算模型,对斜拉桥拉索损伤进行模拟研究.通过拉索有效面积的变化对斜拉桥拉索损伤进行模拟,分析不同拉索损伤下斜拉桥自振频率的变化规律,得出斜拉桥拉索损伤对竖向弯曲振型影响较大,而对侧向弯曲和扭转振型的影响较小的结论.同时,也认识到长索区拉索损伤对斜拉桥低阶振型影响较大,相反,短索区则对斜拉桥高阶振型的影响较大.     

大跨多塔斜拉桥动力特性及抗震性能研究

结合一座大跨多塔斜拉桥工程设计实例,分析了桥塔与主梁之间不同约束形式的大跨多塔斜拉桥体系动力特性,对比研究了不同塔、梁间纵向约束方式对结构关键位置地震反应的影响.分析表明,桥塔与主梁间纵向约束方式的设置对结构的动力特性影响很大;在水平和竖向地震作用下,不同桥塔主梁约束形式的结构体系,各桥塔关键位置的内力差异也较大;释放各桥塔、主梁之间的纵向约束,可以减小塔底、承台底的弯矩以及塔底剪力,但会增大由于承台振动对承台底剪力的贡献.     

设置黏滞阻尼器的斜拉索风致振动控制研究

基于Galerkin方法,建立风荷载作用下考虑垂度影响斜拉索-黏滞液体阻尼器(Viscous Fluid Damper,VFD)系统的非线性动力方程及其状态方程。分析斜拉索-VFD系统的动力特性;评价预应力和单位质量对斜拉索自振频率的影响。在时域内计算分析斜拉索-VFD系统风致动力响应。结合工程实例,基于ANSYS软件在时域内通过数值验证VFD对斜拉索风振控制的效果。结果表明,VFD能够有效地控制斜拉索的风致振动。VFD对斜拉索的风振控制具有一定的工程应用价值。     

顺桥向圆环塔斜拉桥拉索布置与受力分析

对一座顺桥向圆环塔斜拉桥进行了合理成桥索力优化分析和结构静力分析,结果表明该桥型合理成桥索力优化分析控制目标应包含桥塔弯矩,并控制桥塔与主梁弯矩尽量平衡,圆环塔内力控制是该桥型设计关键所在。对顺桥向圆环塔斜拉桥斜拉索布置方式进行了优化,结果表明斜拉索塔端锚固在塔顶附近对侧桥塔钢箱内,圆环塔弯矩较小且处处承压。     

近断层地震对跨海双弧形桥塔斜拉桥动力响应研究

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥脉冲与非脉冲地震动力响应,首先基于Midas/Civil 2019建立了拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并分析了结构自振特性;其次,结合桥址处的地震烈度选取了一定数量的脉冲与非脉冲地震动,作为地震响应分析的激励源;最后探究了脉冲与非脉冲地震作用下的结构内力、关键位置位移、拉索应力和应力幅等问题。研究结果表明：脉冲地震作用下的主梁弯矩、桥塔弯矩及剪力均要大于非脉冲地震下的响应值,且在纵向+竖向地震激励下,主梁弯矩和剪力仅有1个峰值,但在横向+竖向地震激励下有2个峰值;脉冲地震作用下的位移响应均要大于非脉冲地震作用下的位移响应,其中跨中主梁处的横向位置位移响应最大,最大值为176.8 mm;从地震激励方面看,纵向地震下的纵向位移要大于横向位移,而横向地震下的横向位移要大于纵向位移;脉冲地震作用下的拉索应力最大值为175 MPa,应力波动幅度达到100 MPa。     

斜拉桥拉索参数振动的研究

为探讨桥面激励对斜拉索非线性的影响,研究了斜拉桥中拉索的参数振动,得出了拉索与全桥振动的频率匹配关系,并指出了抑制拉索参数振动的有效措施。结果表明,增大阻尼比并不能有效地抑制拉索的参数振动,但当阻尼比大于某一值时,拉索将不会发生参数振动;激励幅值越大,拉索发生参数振动时瞬态振幅和稳态振幅也越大,当激励幅值小于某一值时,拉索不会发生参数振动;为了抑制拉索的参数振动,可以通过拉索的阻尼比及拉索的激励幅值来综合控制。     

拉索对斜拉桥体系面内弯曲频率的影响分析

本文在推导斜拉桥体系面内弯曲频率的基础上 ,引入斜拉桥体系拉索影响系数 ,反映斜拉桥体系的拉索对面内弯曲频率的影响 ,通过斜拉索影响度的概念 ,定量分析拉索对斜拉桥体系弯曲频率影响的相对量值。通过对 4座斜拉桥体系的对比分析 ,证明用斜拉索影响系数及斜拉索影响度的概念可以更直观反映矮塔斜拉桥与常规斜拉桥动力性能的差异。本文的结论对认识矮塔斜拉桥与常规斜拉桥二者的受力特性有一定的参考意义。     

磁流变液阻尼器在斜拉索上的应用

基于斜拉桥拉索具有的大柔度、小质量及小阻尼的特性，探讨了研究大跨度斜拉桥拉索的振动与控制的重要性，概括了斜拉索的五种振动形式、斜拉索风雨振的机理及危害，并介绍了磁流变液阻尼器的机理及其在实桥上的成功应用。     

大跨度半漂浮体系斜拉桥动力特性分析

以某大跨度半漂浮体系斜拉桥为例,采用MIDAS/2010建立有限元模型,桥塔、主梁采用6个自由度的梁单元模拟,斜拉索采用3个自由度的桁架单元模拟,采用子空间迭代法对该桥进行了动力特性分析,所得结果可为设计提供有益指导。     

斜拉索风雨振问题探讨

斜拉桥拉索由于其有大柔度、小质量及小阻尼的特性，成为一种极易振动的构件，因此研究大跨度斜拉桥拉索的振动与控制非常重要。概括介绍了斜拉索风雨振的现象及危害，对斜拉索振动的控制方法进行了总结。指出控制措施正由被动逐渐向主动、半主动方向发展。磁流变阻尼器的成功应用就是这一进展的标志。     

斜拉索分析统一理论及其应用

通过对现有各种斜拉索分析理论进行分析,基于悬链线索单元理论,将斜拉桥单索问题分成两类,提出了斜拉索分析的统一理论。该理论可以精确、统一地求解斜拉桥计算中几乎所有的单索静力问题,可方便地将悬链线索单元引入斜拉桥施工阶段和使用阶段的分析中。根据悬链线索单元理论和等效弹模法,对比分析了不同长度、不同应力水平的斜拉索的各种特性。计算结果表明:水平长度超过400 m的斜拉索的非线性将急剧增大,采用等效模量法模拟斜拉索将引起较大的误差;有些误差即使增加计算的荷载步个数也无法减小。超大跨度斜拉桥施工阶段分析中建议采用高精度的悬链线索单元模拟斜拉索。     

斜拉索风致振动减震措施分析

斜拉索是斜拉桥的关键部位和主要承重部件。索的大柔度、小质量和小阻尼等特点,极易在风、雨、地震及交通等荷载作用下发生振动。文章对斜拉索的风致振动形态进行了分析,并介绍了一些常用的减震措施,为今后进一步的研究提供了基础。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177 m+360 m+177 m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5#塔（南桥塔）的塔顶位移及塔底弯矩均大于4#塔（北桥塔）;在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。     

大跨度斜拉立体桁架结构的竖向地震作用研究

本文采用梁单元、杆单元和索单元的混合有限元模型,对大跨度斜拉立体桁架进行了动力分析。首先,研究了结构的自振特性;然后,采用振型分解反应谱法和时程分析法分析了在竖向地震作用下,大跨度斜拉立体桁架内力系数的大小和分布规律,给出了竖向地震作用系数表,供工程设计人员参考。     

OVM250钢绞线斜拉索锚固系统可靠性研究

随着现代大跨度斜拉桥的发展,钢绞线斜拉索采用现场制索,具有无需大型制索、运输、吊装和张拉牵引设备、拉索的整体防护性能优越等优势,已越来越受到设计者的青睐。钢绞线斜拉索作为斜拉桥的承重构件,堪称斜拉桥的生命索,其可靠性是决定斜拉桥安全可靠的关键因素之一。文章主要介绍了OVM250钢绞线斜拉索体系设计改进过程中对拉索锚固系统的可靠性研究,通过有效提高拉索锚具组件的疲劳性能的设计手段,对拉索锚固单元进行优化设计,保证拉索锚具组件的安全可靠,通过OVM250-139拉索锚具组件的疲劳试验,进一步验证了OVM250钢绞线拉索体系优异的抗疲劳性能。     

斜拉型悬索结构形式与受力特性研究

将索桁架和斜拉结构进行组合,构造一种新型索结构体系,即斜拉型悬索结构。张拉背索对结构施加预应力,通过找力和找形得到了结构的初始预应力态,在此基础上进行了结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力、动力特性研究及参数分析,并对该新型索结构体系进行了风振响应计算。研究表明：结构静力荷载 位移关系呈非线性双折线,结构刚度的转折点对应于稳定索边段的退拉松弛;结构的低阶振型表现为桅杆的水平振动叠加屋盖的竖向振动,高阶振型中桅杆水平方向参与很少;增大背索截面面积可有效提高结构刚度和自振频率,稳定索、斜拉索面积对自振频率影响不大;背索预应力值对结构的静力特性影响是线性的,在所有索段具有拉应力时,预应力值对结构动力特性基本无影响,若索出现松弛则结构刚度急剧退化,自振频率陡降;桅杆高度增大,结构刚度下降,桅杆高度对结构的低阶振型和频率影响较大;矢跨比对屋盖竖向对称振动的第2振型有影响,而对反对称的第1振型基本无影响;斜拉型悬索结构的风振系数介于1~2之间。     

大跨径无背索斜拉桥的动力特性分析

本文结合一座跨径为223.1m的无背索斜拉桥方案,初步探讨了三座大跨径无背索斜拉桥的动力特性,并分析了斜拉索、主梁、桥塔的刚度变化及辅助措施对结构动力性能的影响,为以后同类桥梁的动力设计提供借鉴.