索支承体系桥梁弯扭频率的敏感性分析

在对索支承体系桥梁主梁抗风研究中,弯扭频率在桥梁抗风实验中是十分重要的衡量桥梁动力性能的指标。本文主要以在建的上海长江大桥和西堠门大桥为背景工程,分析了引起索支承体系桥梁主梁质量、主梁刚度、计算索力、桥塔刚度变化的原因和幅度。并依据这些因素可能的变化幅度,重点研究了这两座有代表性桥梁弯扭频率对这些因素的敏感性。主要得出如下结论:主梁质量、主梁刚度的变化对索支承体系桥梁弯扭频率影响较大,计算索力、桥塔刚度的变化对索支承体系桥梁弯扭频率影响相对较小。     

轴系弯扭振动的频率分析方法

从弯扭耦合的角度来研究旋转轴系的振动,将能更准确地把握轴系的动力学特性,从而为轴系的安全运行提供更有效的保障。针对基于分段连续质量模型的轴系弯扭耦合振动数学模型,进一步简化并提出多维频率分析方法,将频率变化与轴系的结构参数联系起来,有利于直观分析,同时给出分析振型、共振频率及共振模态等的方法。     

高层建筑三维空间协同工作体系弯扭耦联简化分析

本文将楼板连续化处理以后,采用通常假定,把由芯筒、剪力墙和平面框架组成的复杂平面市置的三维空间协同工作体系简化为一个具有弹性支承的广义悬臂的弯扭耦联问题。建立了相应的微分方程,得到弯扭耦联的闭合解;推导了三种典型荷载作用下的计算公式。本文方法仅需利用微机或个人电脑,就能解决复杂问题,具有计算工作量小、速度快等优点,并有相当好的精度,可供初步设计之用。     

矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭受力下的力学性能

为研究矩形截面钢管混凝土构件压扭和弯扭的力学性能,使用ABAQUS有限元分析软件建立构件力学模型,计算20个圆形和方形截面的钢管混凝土构件压扭和弯扭的数据,并将其与实验结果进行比较。利用典型算例分析材料参数、几何参数和加载参数对矩形钢管混凝土构件压扭、弯扭力学性能的影响。结果表明：在材料参数和几何参数条件相同的情况下,轴压比和弯矩比的增加都会使构件极限承载力降低;在几何参数和加载参数条件相同的情况下,钢材强度和截面含钢率的提高可以增加压扭与弯扭构件的极限承载力;在材料参数和加载参数条件相同的情况下,长细比影响压扭构件稳定性,对细长构件极限承载力影响较大。最后,依据相关分析,给出矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭极限承载力的简化计算公式。     

弯剪扭构件采用预应力筋抗扭的研究

依据理论分析和相关研究成果,提出在弯剪扭构件中配置预应力抗扭筋以解决抗扭问题的设想,并面向工程实际给出抗扭预应力筋的配筋形式,设计试验梁;应用ANSYS进行模拟分析,得到相关数据,验证预应力筋抗扭和推荐的配筋形式的可行性,提出有益的建议.     

薄壁杆结构弯扭耦合振动有限元分析

本文综合考虑梁的弯曲剪切变形和薄壁杆的约束扭转剪切变形，求得薄壁杆的弯曲振动和扭转振动为耦合振动，并导出了薄壁杆结构弯扭耦合振动有限元分析的单元刚度矩阵和单元质量矩阵，比较了三种理论有限元分析的数值解。结果表明，Timoshenko梁理论和薄壁梁理论是本文结果的特殊情况。     

钢管混凝土压扭、弯扭构件承载力相关方程

本文在对钢管混凝土压扭、弯扭构件进行全过程分析结果的基础上，推导了钢管混凝土压扭和弯扭构件承载力相关方程．采用相关方程计算钢管混凝土压扭和弯扭构件的承载力，方法简便，符合实用原则，并且和轴压、纯弯及纯扭构件承载力计算公式相衔接．最后，本文提供了压扭和弯扭构件设计公式．     

不平衡转子弯扭耦合振动分析

考虑扭转振动对弯曲振动的影响，推导建立了弯扭动力耦合情况下，不平衡转子的非线性振动微分方程，然后用算例分析了这种情况下转子的振动特性。最后得出了结论。     

转动矩阵在弯扭屈曲和几何非线性分析中的研究

薄壁钢梁在利用有限单元模型进行弯扭屈曲分析和三维非线性分析中,都可以通过转动矩阵来得到位移-应变的非线性关系,因此转动矩阵的精度决定了应变的准确性.在弯扭屈曲中,利用小转动理论可以得到较新势能方程,但分析的结果会高于实际值,而大转动理论可得到传统势能方程,会更接近实际值.在几何非线性分析中,由小转动理论得到的几何刚度矩阵,当结构发生空间有限转动时,边角结点弯矩会产生不平衡的附加力矩,导致结点不能保持平衡和转动连续性,需要对相应的连带力矩矩阵进行修正.而由大转动理论得到的几何刚度矩阵能保持结点平衡和转动连续性,但该单元不能通过刚体检验.     

纯弯曲蜂窝梁弯扭屈曲的有限元分析

目的 为了进一步研究蜂窝构件纯弯状态下的弯扭屈曲．方法笔者利用有限元软件ANSYS对两种不同截面的H形钢梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界荷载进行了分析，对所得到的结果与理论公式计算的结果进行了比较，结果吻合的较好，这表明ANSYS软件分析具有可行性，根据这一结果，蜂窝梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界荷载可以采用该软件进行模拟分析．结果 对开孔率相同跨度不同以及跨度相同度开孔率不同的蜂窝梁进行了计算并对计算结果与原型钢进行了分析比较．结论 利用有限元软件可以很好地模拟出开孔率及不同截面的纯弯蜂窝梁的弯扭屈曲临界弯矩，蜂窝梁的弯扭屈曲临界弯矩明显高于原型钢钢梁，其值随着开孔率的逐渐增加而降低。但是开孔率的影响并不十分明显。     

箱梁与缆索承重桥梁理论2020年度研究进展

在以大跨、轻质、高强为标志的现代桥梁结构中,箱梁与缆索承重桥梁结构是两大重要的分支。笔者曾系统综述其相关理论的2019年研究进展,具体包括波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论、多塔悬索桥缆鞍相互作用、缆索承重桥梁极限承载力及UHPC技术在缆索承重桥梁中的应用5个方面,为了及时掌握相关的研究动态,对2020年关于以上内容的研究进行梳理与总结,并增加了缆索承重桥梁体系的最新发展。研究结果表明,结构体系的持续创新为精细化箱梁与缆索承重桥梁理论的不断深化提供了契机。     

箱梁与缆索承重桥梁理论2019年度研究进展

以经典力学理论及有限单元法为主要研究手段,建立各类桥梁结构在各种工况下的解析（近似）解或数值解,探求各类桥梁结构的力学性能,是桥梁结构分析理论的研究范畴。近年来,随着如波形钢腹板箱梁桥、多塔斜拉桥、多塔悬索桥等新的结构形式的出现,桥梁结构分析理论中箱梁的空间分析理论及缆索承重桥梁分析理论两个传统课题取得了长足的进步。为了能够更好地适应当前桥梁建设形势,服务工程实践,回顾了相关研究,对文献内容进行分类分块报道,主要阐述了波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论的拓展、多塔悬索桥中塔效应、缆索承重桥梁的极限承载力及钢-UHPC桥面系的相关研究成果,并引申探讨箱梁及缆索承重桥梁理论精细化分析方法存在的不足之处,总结相关的实际工程应用情况,对后续研究提出建议。     

索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估

根据吊索镀锌钢丝腐蚀疲劳破坏特点,把镀锌钢丝腐蚀疲劳纹形成和扩展过程分解成镀锌层腐蚀失效、蚀坑萌生、蚀坑形成、短裂纹扩展、长裂纹扩展和断裂破坏等阶段,建立各阶段时间表达式,得到镀锌钢丝疲劳寿命表达式,提出基于断裂力学的吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估研究结果方法。通过算例分析复杂运营条件下腐蚀环境和应力幅等因素对吊索钢丝腐蚀疲劳寿命的影响,研究结果表明：吊索钢丝腐蚀疲劳寿命主要由钢丝镀锌层腐蚀、蚀坑发展和短裂纹扩展等3个阶段组成,为了准确地评估吊索腐蚀疲劳寿命,需要掌握大桥的运营环境和交通荷载。     

索承式桥梁腐蚀吊索安全性能评估

腐蚀蚀坑是索承式桥梁吊索力学性能退化的主要原因。基于断裂力学和蚀坑等效,考虑腐蚀蚀坑影响,以吊索在荷载作用下的安全系数小于2.5作为吊索失效判据,建立腐蚀吊索承载力安全性能评估方法,并以袁州大桥钢丝腐蚀速率数据为基础,进行参数敏感性分析和算例计算,研究了各工况下吊索失效时的断丝数量和安全系数小于2.5的时间。结果表明,该方法相比较均匀腐蚀理论模型,考虑了钢丝腐蚀蚀坑对吊索承载力的影响,能够预测钢丝断裂数量和安全系数小于2.5的时间。     

大跨度缆索支承桥梁基础冲刷动力识别方法

为快速评估运营阶段桥梁基础冲刷状态,提出一种基于实测模态与模型更新的冲刷动力识别方法,并在杭州湾大桥桥塔冲刷检测中进行应用.分别于2013年、2016年对杭州湾大桥上部结构进行了两次环境振动下的加速度数据采集工作,并进行模态分析,得到两次测试所对应的结构自振频率与振型.同时利用有限元分析软件采用鱼骨模型进行上部结构数值建模,采用土弹簧进行下部结构桩土效应的模拟.首先利用冲刷非敏感模态的实测自振频率对数值模型中的桩侧等效弹簧刚度进行模型更新,直至得到与实际相符的桩土边界条件.进而利用冲刷敏感模态自振频率的实测变化值,对有限元模型中的基础冲刷深度进行模型更新,直至数值模拟变化值与实测变化值相一致,从而定量识别出3 a内基础冲刷深度的发展.最后,利用水下地形测量数据完成对该冲刷识别方法准确性的验证.研究结果表明:该方法利用桥梁上部结构实测模态变化进行下部结构基础冲刷模型的更新是可行的,基础冲刷深度的识别是准确的,可解决长期以来需要水下作业才能完成桥梁基础冲刷检测的技术难题.     

斜交梁桥频率间接识别效果的影响参数

采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥频方法存在的操作复杂和成本高等缺点。根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程中的某一斜交梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速驶过桥梁时的车辆加速度时程响应,并利用峰值拾取法进行频谱分析,剔除已知的车辆相关频率识别出桥梁的前三阶自振频率,分析了6种不同车速、6种不同车重、8种不同桥梁斜交角度对桥梁频率识别效果的影响特点。结果表明,间接测量法能够有效地识别桥梁比较密集的频率,车速低于20 km/h时,能够较好地识别出斜交梁桥的前3阶频率,车速较高时无法识别桥梁的频率信息;相对较小的车桥质量比对桥梁频率识别有利;斜交梁桥不同的斜交角度基本不影响桥梁频率识别的精度;桥面粗糙时采用差值法仍能较好地识别。数值模拟表明,间接测量法对于不规则斜交梁桥频率仍有较好的识别效果。     

杆梁板组合结构固有频率灵敏度分析解析法

通过将单元刚度矩阵和质量矩阵对设计变量求导 ,给出了结构固有频率灵敏度的解析方法 ,采用固有频率灵敏度计算程序和有限元计算程序混合编程方法 ,开发了杆梁板组合结构的固有频率灵敏度解析计算程序 .算例结果表明 ,该方法给出的灵敏度具有精度高 ,使用方便 ,实用性强等优点     

梁桥在多辆车辆荷载作用下的振动分析

采用无限自由度桥梁模型对梁桥在多辆移动车辆荷载作用下的强迫振动问题进行了分析 ,给出了简支梁桥在两辆移动汽车分别以不同的车重和不同的车速作用下的跨中动位移的时程曲线 ,并与一辆汽车荷载作用下的动位移和静位移作了比较。本文对直观地了解桥梁与车辆耦合振动系统的动力特性规律和机理具有一定的参考价值。     

连续拱梁组合桥的设计与结构分析

对蒙山大道桥——五跨连续拱梁组合桥的设计过程进行了详细的介绍,并对本桥建模计算进行了深入分析与研究.结果表明:体外预应力的设置与否对主拱拱脚水平反力影响显著,为类似桥梁设计提供参考.