大跨度三塔悬索桥非线性静风稳定分析

随着跨径的不断增大,缆索承重桥梁存在静风失稳的可能性.引用大跨度桥梁非线性空气静力稳定分析理论,采用荷载增量与内外两重迭代相结合的方法,在通用软件ANSYS中实现了对大跨度缆索承重桥梁进行非线性静风稳定分析功能.综合考虑几何非线性和静风荷载非线性,对某三塔双主跨悬索桥在不同风攻角下进行了非线性静风稳定全过程分析,分析了结构失稳形态,并探明了其失稳机理.     

双主跨悬索桥静风失稳模式及其机理分析

随着双主跨悬索桥的广泛应用和跨度的增大,需要研究其静风稳定性能,以确保桥梁的安全稳定运营．采用风荷载增量与内外迭代方法,编制相应分析程序,对三座结构体系不同的双主跨悬索桥静风稳定性进行非线性全过程分析．通过与单主跨悬索桥静风失稳形态及双主跨悬索桥自身失稳形态的比较,得到了双主跨悬索桥静风失稳形态的典型特征,重点提出并阐述了双主跨悬索桥的两种静风失稳模式——双侧反对称失稳模式和单侧非对称失稳模式,并详细探讨了这两种失稳模式的产生机理．     

大跨人行悬索桥非线性斜风静力稳定研究

为研究大跨人行悬索桥在斜风作用下的静风稳定性,提出了一种实用的斜风作用下大跨桥梁静风稳定性分析方法。在小偏角下,忽略斜风对于桥梁断面气动外形的影响,基于正交分解方法推导了完全考虑桥梁静风空间变形影响的斜风静力荷载理论表达式,编制内外两重迭代的大跨桥梁斜风静力稳定分析程序,进行了420 m主跨人行悬索桥非线性静风稳定分析。结果表明：斜风静力荷载是有效风攻角与有效风偏角的函数,精确考虑斜风静力荷载作用,要求对有效风攻角和有效风偏角同时进行迭代;静风失稳形态是以主梁扭转变形为主的复杂弯曲扭转耦合的三维空间变形状态,在静风弯扭空间大变形作用下,背风侧缆索系统应力大幅卸载,最终背风侧抗风缆应力接近完全卸载导致悬索桥系统刚度丧失,进而发生静风失稳;该类大跨人行悬索桥最不利静风稳定来自于法向风,小角度斜风对该桥静风失稳临界风速影响不大。     

斜风下大跨度悬索桥三维非线性静风稳定性研究

基于斜风作用下结构静风荷载计算模型,考虑结构和静风荷载双重非线性因素,建立了斜风下大跨度桥梁三维非线性静风稳定性分析方法,并编制了相应的计算程序。以润扬长江大桥南汊 悬索桥为研究对象,采用该程序进行不同风偏角和风攻角组合的非线性静风稳定性分析,探明了斜风效应对大跨度悬索桥静风稳定性的影响。结果表明：斜风下悬索桥的静风失稳形态仍然表现为主梁侧弯、竖弯和扭转耦合的空间失稳形态,斜风作用不改变悬索桥的静风失稳形态;斜风作用对悬索桥的静风稳定性存在正负效应,最低静风失稳临界风速出现在斜风情况下;静风失稳临界风速随初始风攻角的增加呈现偏态的倒 Ｕ 形变化规律,随着风偏角的增加,斜风作用对静风失稳临界风速的影响逐渐明显,影响幅度为－８％～６％,因此大跨度悬索桥静风分析需要充分考虑斜风的影响。     

大跨度斜拉桥侧风非线性分析

考虑静风荷载非线性和结构几何非线性因素的影响,计及风速沿桥梁结构高度变化,采用增量双重迭代搜索法进行了斜拉桥静风非线性稳定分析,并编制了相应的计算程序。以湛江海湾大桥为例,探讨了静风荷载非线性、风速空间分布非均匀性等因素对斜拉桥静风失稳临界速度的影响。分析结果表明,主梁扭转变形、索和塔柱上的静风载荷对斜拉桥的抗静风稳定性影响较大。     

山区大跨度钢桁梁斜拉桥极限承载力分析

山区大跨度斜拉桥结构组成复杂，在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性，结构稳定问题突出，为此，以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景，基于极值点失稳理论，考虑结构几何与材料双重非线性，进行稳定极限承载力分析，研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响，进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明：几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小，大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加，主梁弹塑性区逐渐发展，先后出现了受拉、受压塑性区，形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下，计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。     

大跨度悬索桥非线性静风稳定性全过程分析

大跨度悬索桥具有大跨度、纤细、轻柔的特点,其静风稳定性问题较为突出。基于增量内外迭代混合法求解非线性空气静力问题的原理,使用ANSYS/APDL语言编制了大跨度桥梁非线性空气静力分析程序,并运用该程序实现了大跨度悬索桥的非线性静风稳定性全过程分析,探讨了大跨度悬索桥的静风失稳过程和机理。     

非均匀风下流线型箱梁悬索桥静风稳定性分析

大跨度悬索桥结构轻柔,风致响应明显。借助有限元方法,考虑悬索桥的几何非线性和位移荷载非线性,对非均风攻角来流沿主梁对称分布和非对称分布以及非均匀风速来流沿主梁对称分布和非对称分布时悬索桥的非线性静风稳定性展开研究。结果表明:正攻角来流会降低桥梁的静风失稳临界风速,负攻角来流有利于桥梁抵抗静风失稳,且负攻角来流对桥梁的静风稳定性影响程度比正攻角来流影响程度大;非均匀风攻角来流非对称分布时,可由小风攻角来流确定的静风失稳临界风速作为稳定性判断依据,非均匀风攻角来流对称分布时,可以选择平均攻角来流衡量桥梁的静风稳定性。非均匀风速来流对桥梁的静风稳定性有不利影响,且非均匀风速来流对称分布时的影响比非均匀风速来流非对称分布时的影响更大。在不同初始攻角下,这类来流对桥梁静风稳定性有着相似的影响,桥梁的静风失稳临界风速均随着风速非均匀程度增大而减小。     

索对斜拉拱桥横向静风稳定性的影响

应用有限元软件ANSYS对斜拉拱桥在静风荷载作用下的面外稳定问题进行研究,考虑不同索预张力、索塔高度、索距及拉索布置位置等参数下索对斜拉拱桥横向静风稳定性的影响.结果表明:拉索可以有效控制结构的面外失稳形式,斜拉拱桥具有较高的横向抗风稳定性能;增大索预张力、增高索塔及减小索距都能改善结构横向静风稳定性能,且塔高影响最显著,增高索塔甚至能使横向静风稳定性能提高近一倍;拉索布置位置对横向静风稳定性能有明显影响,且索面中心线宜位于拱肋四分点处.     

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。     

缆索支承桥梁抗风稳定性的分析与比较

缆索支承桥梁是21世纪跨海连岛大桥的主要结构型式,结构轻柔,风作用下的结构稳定性问题非常突出．以1400m主跨的悬索桥、斜拉桥以及吊拉组合体系桥等缆索支承桥梁的主要结构型式为例,采用三维非线性抗风分析方法,进行了动力特性、空气静力和动力稳定性的分析和比较．结果表明：吊拉组合体系桥刚度大,抗风稳定性好,是一种抗风性能良好的缆索支承桥梁结构型式．     

大跨度桥梁非线性空气静力行为研究

考虑结构变形对静风荷载的非线性影响以及结构的几何非线性因素,提出了大跨度桥梁非线性空气静力分布方法,并编制了计算程序。最后,结合江阴长江大桥进行了分析和研究,揭示了非线性因素对大跨度桥梁空气静力行为影响的程序和规律。     

大跨度拱桥弹性动力失稳的简化计算

基于Liapunov动力稳定性意义,针对拱结构弹性失稳的特点,研究改进了需对结构整个振动时间历程进行特征值抽取的动态特征值法,通过引入静力稳定系数以及结合关键构件的线性时程计算结果,提出简化的计算方法确定拱桥的动力失稳临界荷载,并以一座实际大跨度拱桥为例进行计算验证,结果表明:该简化方法具有概念清晰,计算快速、准确的特点,可以为大跨度拱桥的动力稳定性能研究提供更为有效的研究手段,同时也适用于其他存在稳定问题的土木工程结构.     

空间主缆悬索桥非线性静风稳定分析

通过五分量天平测试得到了右汉桥节段模型的三分力系数。借助大型有限元分析软件ANSYS,采用修正的增量与内外两重迭代的方法,对右汉空间主缆悬索桥进行了三维静风荷载数值计算。数值计算结果表明采用空间主缆的右汊悬索桥相对于平行双主缆的悬索桥具有更为优秀的静风稳定性能。设计并加工了缩尺比为1：90．35的右汊桥全桥气弹模型,均匀流中全桥气弹模型的静风稳定性试验结果表明,静风失稳临界风速明显高于设计风速。     

广州东平水道主桥连续钢桁拱悬拼架设分析

广州东平水道特大桥其主跨结构为(99+242+99)m的连续钢桁拱,被誉为武广客运专线"第一跨".该桥具有如下特点:三片桁主,桁中心距14m,空间效应明显;四线铁路,荷载较大,抗疲劳设计是重点;拉索辅助悬拼架设,悬臂长度121m,需保证结构抗倾覆稳定性;无应力多点合龙,体系转换复杂,施工难度较高.本文从钢析拱施工架设特点出发,对架设过程中采用的边跨压重及塔吊、拉索等辅助架设方法进行分析,对边支座顶落梁、纵向预偏等合龙措施进行探讨;根据计算提出合理的架设方法及可行的合龙措施,并检算所有工况杆件强度、稳定应力,确保设计杆件在施工阶段安全可靠.其计算成果对今后钢析拱的设计、施工等有一定参考价值.     

非线性平流方程差分格式的稳定性分析

非线性计算稳定性是计算数学、计算物理中的一个重要问题。本文以一维非线性平流方程为模型,给出一个较普遍的差分格式（以往若于常见平流格式均为其特例）,对格式进行定性和定量的稳定性分析与比较,总结出若干容易出现非线性计算不稳定的情况,特别强调了非线性计算稳定性与非线性发展方程解的性质和格式构造及初值形式的依赖关系,从稳定性的启发性分析侧面,揭示了非线性计算不稳定的特性和机理。     

大跨度碳纤维复合材料主缆悬索桥的抗风性能研究

为了探讨碳纤维复合材料缆索在大跨度悬索桥中应用的可能性，以主缆等轴向刚度为原则，拟定了一座主跨为1490m的碳纤维复合材料主缆悬索桥，并运用三维非线性计算理论进行了动力特性、静风和空气动力稳定性的分析．通过与同跨度钢主缆悬索桥的比较，讨论了不同主缆材料对大跨度悬索桥抗风性能的影响．分析结果表明大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆后：（1）结构的自振频率特别是扭转频率有显著的提高；（2）静风作用下结构变形增大，但其静风稳定性却与钢主缆悬索桥基本接近；（3）空气动力稳定性要比钢主缆悬索桥好．因此从抗风性能角度而言，大跨度悬索桥采用碳纤维复合材料主缆是可行的，但是主缆截面尺寸的确定应采用等轴向刚度为原则．     

大跨径钢筋混凝土箱拱的非线性空间稳定性分析

讨论了钢筋混凝土箱拱非线性稳定性分析的方法,并编制计算程序对一座大跨度钢筋混凝土拱桥进行了空间稳定性分析.分析表明,非线性对大跨度箱拱的稳定性有较大的影响.     

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。