基于有限元动力特性分析的开口截面主梁模式研究

本文以一座独塔双索面开口断面斜拉桥为例,探讨了三种主梁简化模型用于计算开口断面的动力特性差别。结果表明,在此类桥梁计算时,单主梁模型会低估抗扭刚度,而三主梁模型和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。     

双柱形桥塔斜拉桥动力特性分析

双柱形桥塔对斜拉桥的扭曲振动不利,对中山市板芙二桥主桥(独塔双索面预应力混凝土斜拉桥)初步设计方案进行了分析,利用大型有限元程序ANSYS建立全桥的整体动力分析模型.针对主梁为开口截面的双索面斜拉桥,采用壳单元模拟主梁,考虑塔柱横梁和辅助墩的影响,分四种工况(实桥模型;实桥上增设塔柱横梁模型;实桥上增设辅助墩模型;实桥上设辅助墩和塔柱横梁)计算了该桥的动力特性.计算结果表明:双柱形桥塔降低了主梁的扭转刚度,尤其是当主梁采用开口截面时,塔柱侧向弯曲振动与主梁的扭转强烈地耦合在一起.该计算与分析结果为该桥的设计修改提供了一定的参考价值.     

开口截面主梁斜拉桥有限元动力特性及参数分析

考虑结构的非线性,采用大型有限元分析程序ANSYS建立单主梁和三主梁两种三维有限元基准模型,对开口截面主梁具有影响的一些构造参数(主梁截面形式、横隔梁)进行了分析,并研究了其变化对开口截面主梁斜拉桥动力特性的影响规律,得出一些有价值的结论。     

考虑开口薄壁断面翘曲刚度的桥梁动力特性实用分析方法

从开口截面桥梁扭转响应控制方程出发,引入开口截面主梁的约束扭转刚度提高系数,建立开口子截面桥梁约束扭转刚度的桥梁动力特性模型计算方法。以某一开口叠合梁截面双塔斜拉桥为例,通过比较未考虑约束扭转刚度的传统单梁式模型、精确的三梁式模型及实用单梁式模型的计算结果,说明未考虑约束扭转刚度的传统单梁式模型不能准确计算桥梁的扭转模态,而实用单梁模型在模拟桥梁扭转动力特性上工程精度满足要求。     

不同单元类型在曲线混凝土连续梁桥受力分析中适用性研究

为比较不同单元类型对曲线连续梁有限元数值分析结果的影响,以3跨曲线连续梁为算例,选用7种不同曲线半径,利用有限元软件分别建立空间梁单元及板单元模型。计算得到自重、偏心均布活载及预应力3种荷载作用下主梁控制截面内力及位移。两类单元计算结果表明,曲线连续梁圆心角小于40°时,自重、活载或预应力荷载下两类单元模型计算内力差别不大于5%;对于圆心角较小的情况,考虑曲线桥自重中心对截面中心偏心引起的附加扭矩后,可用简单的曲线单主梁模型进行曲线连续梁结构分析;对于圆心角较大的情况,应采用壳单元法进行曲线连续梁结构分析,以保证计算结果的准确性。     

不同计算模型下大跨度斜拉桥静动力对比分析

以某大跨度跨海斜拉桥为研究对象,介绍了索塔、斜拉索、桥面系和边界条件的有限元建模方法。索塔和斜拉索采用相同的建模方法,桥面系采用了单主梁模型、三主梁模型及梁板组合模型3种不同的建模方法。列出了该桥梁静力位移、主梁应力状态的计算结果。通过对计算数据的比较,指出了3种有限元模型计算结果的差异,并对造成差异的原因进行了分析。将3种计算模型的前12阶频率与实测频率进行对比,得出采用梁板组合模型的结果更精确,而单主梁模型与三主梁模型的模拟方式在一定意义上是等效的。     

山谷地形桥梁横向地震反应特性分析北大核心

建立了典型山谷地形桥梁的动力计算模型,同时考虑主梁和桥墩刚度的影响,从动力特性出发,分析了桥梁的横向地震惯性力分配规律以及相邻联桥梁之间的地震耦联性。结果表明:主梁刚度和桥墩高度变化对山谷地形桥梁的横向动力特性地震惯性力分配、以及主引桥间的地震耦联性均有显著的影响,但桥墩高度变化的影响更大。     

斜拉桥单、双主梁建模动力特性比较

为研究不同建模方法对斜拉桥动力特性的影响,首先以简支梁为研究对象进行分析。文中分别采用单主梁、双主梁对简支梁和斜拉桥进行建模并进行动力特性计算,对两种建模方法计算的结果进行对比,分析两种建模方法对计算桥梁动力特性产生差异的原因。计算结果表明,两种建模方法对竖向弯曲频率、扭转频率影响较小,对横向弯曲频率影响较大。     

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。     

V构—拱组合桥的动力特性分析

在桥梁结构的动力分析中,结构的固有频率和振型、阻尼是其重要的动力特性。而桥梁结构的动力特性与结构本身材料、结构形式、支撑条件等有关。本论文采用有限元软件MIDAS,对某城际轨道V构-拱组合桥建立空间模型,进行动力特性计算分析。本模型主梁、桥墩结构采用变截面的三维空间梁单元进行模拟,吊杆采用桁架单元模拟,钢管混凝土拱肋采用组合截面单元模拟,支座采用弹性连接模拟。计算得出结构的前9阶的频率和模态,研究成果为本桥的动力测试提供了理论计算数据。     

大跨度开口薄壁钢箱梁扭转变形计算

针对大跨度开口薄壁钢箱梁在自重下就会产生扭转变形的问题,以杭州市德胜快速路工程为例,提出了三种开口薄壁钢箱梁扭转变形计算方法.第一种是求解杆件约束扭转微分方程进行手工计算;第二种是利用Midas Civil软件建立单梁模型进行求解;第三种是利用Midas Civil软件建立板壳模型进行求解.对三种计算方法进行了详细比较,并分析了各自的优缺点.     

多箱式组合梁桥梁格模型截面特性修正研究

为了建立合理的梁格模型截面刚度取值方法,以一分离式钢混组合箱梁桥为对象建立三维板壳元模型,利用其计算结果修正梁单元截面刚度。结果表明:在偏载作用下,梁格模型计算精度较低;遗传算法修正截面参数后能有效地提高梁格模型计算精度;划分梁格时,纵向梁格划分宜偏向边梁,纵梁抗扭刚度宜按换算截面计算值的70%~80%取值。     

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性分析

为研究独柱塔空间缆索自锚式悬索桥的动力特性,以南京江心洲大桥为工程背景,运用有限元软件Midas/civil 2015,分别建立了成桥状态的墩底固结模型和桩-土相互作用模型,对比分析了桩-土相互作用对结构动力特性的影响,并分析了恒载集度、加劲梁刚度、桥塔刚度、主缆刚度以及吊杆刚度对该类桥梁动力特性的影响规律。分析结果表明,考虑桩-土相互作用时,结构自振周期延长了1.4s,并且振型发生了变化;恒载集度主要影响结构竖弯振型;加劲梁竖向刚度对结构竖弯振型影响较大;加劲梁扭转刚度对结构各主要振型影响均不明显;桥塔纵向刚度主要影响结构纵飘振型;桥塔横向刚度对桥塔横弯振型影响较大;主缆抗拉刚度主要影响加劲梁竖弯振型;吊杆抗拉刚度的提高对结构整体刚度的贡献可以忽略。     

Unusual structural effects in a variable-depth box girder bridge: The Pujayo viaduct

The new Spanish highway bridge, the Pujayo Viaduct, has a single-cell box girder. Owing to the large width of 26.1 m, the box girder had to be stiffened by transverse upper and lower ribs, by haunches in the connection web-flange and by inclined webs. Together with the variable girder depth, a relatively complicated geometry was created that was analysed by means of finite-shell-element calculation. Several unusual secondary structural effects are identified and explained. The longitudinal axial force resulting from global bending causes deviation forces in the curved bottom slab, which are responsible for transverse bending in the bottom slab and axial forces in the webs. Shear lag deformation of the box section causes moderate horizontal bending of the transverse ribs. Global deflection of the bridge girder causes out-of-plane bending of inclined webs. Global bending of box girders causes local bending moment output in finite shell elements. A further conclusion is that three-dimensional finite-shell-element models are an exact and appropriate complement to the common beam-element calculation models.     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

大跨径波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应

为了研究大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应,结合1座采用悬臂施工的大跨径波形钢腹板箱梁桥,分别建立平面杆系有限元模型和空间实体有限元模型,模拟施工过程,选取3个关键截面,研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同施工阶段的剪力滞效应分布规律。结果表明:大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应随着施工阶段的推移是一个动态变化过程,在悬臂施工阶段,剪力滞效应变化较快,在施工阶段后期,剪力滞效应变化缓慢;最大剪力滞效应发生在最大悬臂状态时的端部截面。     

Flexural strength of tubular flange girders

A tubular flange girder is an I-shaped steel girder with either rectangular or round tubes as flanges. A tubular flange girder has a much larger torsional stiffness than a conventional I-shaped plate girder of similar weight, which results in a much larger lateral-torsional buckling strength. Finite element (FE) models of tubular flange girders with hollow tubes (HTFGs) are developed in this paper, considering material inelasticity, instability, initial geometric imperfections, and residual stresses. A parametric study is performed using the FE models to study the effects of stiffeners, geometric imperfections, residual stresses, cross section dimensions, and bending moment distribution on the lateral-torsional buckling flexural strength of HTFGs. These analytical results are used to evaluate formulas for determining the flexural strength of HTFGs.     

大跨度斜拉桥的动力分析模型

本文用双三主梁模型对香港汀九大桥的动力特性进行了分析,获得了大桥的自振频率和振型。本文还提出了一种适用于叠合梁桥面系的新型双主梁模型,该模型减少了节点数量和单元数量,提高了计算效率。