考虑桥面运动的斜拉索减振模型

针对拉索减振模型未考虑桥面-斜拉索-阻尼器耦合振动的现状,提出适用于桥面运动的斜拉索减振分析理论模型,采用复模态分析方法对拉索-阻尼器系统的模态阻尼特性进行数值分析.结果表明,在桥面激励条件下,拉索-阻尼器系统的模态阻尼比与拉索的倾角有关,外部阻尼器相同时,斜拉索的倾角越小,系统的模态阻尼比越小.     

碳纤维斜拉索的静力参数特性分析

为了探索碳纤维(CFRP)索预应力大跨结构在不同条件下的非线性力学行为,并为相应力学行为的控制及相应结构的开发应用提供依据,对CFRP斜拉索的静力特性参数如切线刚度、竖向分力、垂度等计算公式进行了推导,并与传统的钢绞线斜拉索的计算结果进行对比分析,计算结果表明:由于CFRP索的弹性模量和单位长度重量低于传统的钢索,CFRP斜拉索的等效刚度系数小于钢拉索,索的竖向分力等效系数在工程应力范围内接近1,垂度效应明显小于钢拉索.合理利用碳纤维(CFRP)索的这些静力特性(等效刚度的降低、垂度效应的减少)有助于相关新型结构的开发利用.     

用于大跨斜拉桥拉索疲劳可靠度分析荷载的研究

以苏通大桥为例分析了在单一疲劳车、汽车-超20级及随机车流3种不同的荷载工况下的斜拉索疲劳可靠度,比较3种不同的加载方式对斜拉索疲劳可靠度的影响。结果表明:单一疲劳车加载斜拉索的疲劳可靠度较后两种加载结果要大得多,对斜拉索疲劳设计不利,对于大跨度斜拉桥而言选择多车模型加载更符合实际情况。     

斜拉索参数共振分析及控制

针对斜拉桥拉索的参数振动问题,结合工程实例,采用4种不同的计算公式计算了斜拉索的基频,通过分析比较,推荐采用考虑垂度的常用基频计算公式进行斜拉索的参数共振分析.分析结果表明,黄浦桥的中长斜拉索可能会发生参数共振.采用的黏性剪切型外置式阻尼器可以给斜拉索提供足够的附加阻尼,使拉索各受控振型的对数衰减率均达到0.03以上.     

某独斜塔地锚式预应力混凝土(PC)斜拉桥塔柱倾角优化分析

为了研究独塔地锚式预应力混凝土(prestressed concrete,PC)斜拉桥塔柱倾角的合理取值范围,采用非线性回归的方法,通过对某斜塔柱进行受力分析,得到最小塔柱倾角近似计算公式;推导拉索、锚碇、主梁、主塔的材料用量计算公式,并引入材料单价系数,对总造价与塔柱倾角及地锚背索倾角的关系进行分析,得到经济塔柱倾角近似计算公式.结果表明:独斜塔地锚式PC斜拉桥最小塔柱倾角随主跨边索倾角的增大而增大,随轴力作用下容许压应力绝对值的增大而减小;经济塔柱倾角受地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力的影响,地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力绝对值越小,经济塔柱倾角越大;地锚背索倾角在一定范围内,总造价随塔柱倾角的减小先减小后增大,减小地锚背索倾角,可降低总造价;塔柱倾角a不宜小于60°,地锚背索倾角θ不宜小于43°.     

钢框架预应力支撑结构拉索初始预拉力设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索初始预拉力的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系进行分析,推导出预应力框架支撑结构体系拉索初始预拉力的取值公式,得到预应力拉索初始预拉力与结构层间位移角之间的关系.采用反弯点法,推导出预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度计算公式,得到预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度与构件的材料属性、截面属性、预应力拉索与水平面的倾角有关,与拉索的初始预拉力无关.基于推导出的预应力拉索初始预拉力和层间位移角的关系公式,提出一种预应力拉索初始预拉力的设计方法,通过算例验证了提出的预应力拉索初始预拉力设计方法的可行性,保证结构体系在设计的外荷载作用下,卸载索不退出工作,而增载索的安全储备提高了30%左右.     

沈阳市三好桥钢拱塔拉索施工关键技术研究

目的 系统研究斜拉索和水平索组成的混合体系斜拉桥的拉索张拉方法、施工工艺及施工关键技术.方法 以沈阳市三好桥拉索施工为研究对象,针对由斜拉索和水平索组成的混合体系相互影响的特点,从理论上分析钢绞线拉力均值性和索力之间的关系.结果 导出控制等值张拉法的张力计算公式.三好桥拉索施工关键技术为:首先进行水平索施工,一侧水平索先张拉到90%的初索力,待另一侧同索号的水平索安装初张拉后,两根水平索同时张拉至100%的初张拉力,水平索全部张拉完成后,再进行斜拉索的施工.结论 对于钢拱塔斜拉桥拉索施工,需要处理好水平拉索的安装张拉带来的低应力锚固状态不利问题,把握住先水平索张拉,再进行斜拉索张拉的关键技术,混合体系索才能安装成功.     

碳纤维斜拉索的动力参数特性分析

为探索碳纤维(CFRP carbon fiber reinforced polymer)索本身的动力学行为,寻求影响CFRP索自振频率的主要因素及影响量.采用悬链线索单元分析CFRP单索结构的自振频率与相应振型随单索的垂度及索结构参数的变化规律,在理论推导的基础上,通过具体算例将分析计算得到的结果与频率法测试索力的结果进行了对比。分析结果表明:CFRP斜拉索随着垂度的增大,一阶振型由单波正对称向反对称过渡;当斜拉索的垂跨比处在不同范围内时,CFRP索与钢索的自振频率差值也有所变化;因CFRP拉索垂度小,采用频率法计算索力产生的误差可以满足工程精度要求。因此,合理设置CFRP索身的垂度能有效地避免索身在外荷载作用下产生的一系列不利振动.     

斜拉索悬链线构形的伸长量解析计算方法

针对斜拉索无应力索长和张拉时伸长量控制的需求,讨论了斜拉索悬链线构形的伸长量解析计算方法.采用斜拉索的力平衡条件,获得悬链线构形的几何方程,进而通过直接积分得到给定索力时索长和伸长量计算的解析表达;利用增量索力作用时的变形协调条件,获得增量索力作用下的伸长量解析表达.基于应变等效,讨论了基于悬链线构形的弹性模量等效,明确了基于悬链线构形的等效弹性模量可以弱化为基于抛物线构形的等效弹性模量.用某叠合/混合梁斜拉桥的实际斜拉索参数,分别用数值积分、简化公式,验证了给定索力时索长和伸长量解析表达式;用Nlabs有限元、等效弹性模量方法验证了增量索力作用下伸长量计算的解析表达式.研究表明:所提解析表达式能简单直接得到精确的斜拉索伸长量,为斜拉索无应力长度和斜拉索安装时的伸长量控制提供了理论和快捷方法.     

基于ANSYS的斜拉桥索力仿真分析

根据斜拉桥的特点和斜拉索的受力情况,建立竖琴形斜拉索和扇形斜拉索桥的有限元模型,应用ANSYS软件分析了在其他条件相同的情况下,2种斜拉索桥承载梁的应力应变情况,以及在单根斜拉索失效时,其他斜拉索承载情况的变化。     

大跨度双层桁架主梁三分力系数识别

采用风洞试验与计算流体力学（CFD）相结合的方法,对某公铁两用斜拉桥双层桁架主梁在?10°~10°风攻角下的三分力系数进行研究. 利用风洞试验技术测试成桥及施工阶段不同风攻角下主梁的气动力,并识别相应的三分力系数;基于标准k-ε双方程湍流模型建立三维数值计算模型,识别不同风攻角下三分力系数结果,并将其与风洞试验结果对比;结合2种方法研究雷诺数、桥面附属物和公路及铁路交通状况等因素对主梁气动特性的影响. 结果表明低风攻角下雷诺数对主梁气动特性影响较小,可忽略不计,并提出了高风攻角下识别双层桁架三分力系数最低雷诺数的建议值;桥面附属物对主梁阻力系数影响显著,下层桥面附属物有效降低了主梁升力系数;公路车辆对主梁气动系数影响较小,迎风侧列车对主梁阻力系数、升力系数影响显著,背风侧列车对主梁力矩系数影响显著.     

大跨度斜拉桥钢和碳纤维拉索设计安全系数

为了确定合理的大跨度斜拉桥拉索设计安全系数和探索碳纤维拉索在斜拉桥中的适用性，利用考虑非线性影响的计算方法分析了跨度为1 400 m的斜拉桥设计方案的抗风性、结构刚度和强度，以及拉索设计安全系数变化对主梁结构设计的影响，从结构系统安全性要求出发讨论了拉索安全系数的合理范围.以应用碳纤维拉索的桥梁为对象，比较了使用碳纤维拉索的斜拉桥主梁在抗风性、使用性以及结构强度方面与钢索斜拉桥的差异.结果表明，在使用荷载作用下，1.7～2.5的钢索设计安全系数不会影响主梁的设计；当设计安全系数大于2.5时碳纤维索斜拉桥可以达到钢索斜拉桥的结构性能以及安全性能，而碳纤维索的自重仅为钢索的1/10左右     

斜拉桥Π型开口断面主梁气动选型风洞试验

型钢-混凝土开口Π型主梁断面是目前斜拉桥中广泛应用的一种形式,由于其钝体断面特性,容易出现风致振动问题,需要对其断面进行优化．以某主跨300 m的斜拉桥为工程背景,通过一系列节段模型风洞试验,对3种Π型结合主梁断面进行风洞试验研究,比较了它们的颤振和涡振性能,得到了一些有益结论:在很多情况下,气动外形对Π型主梁颤振和涡振性能的影响不同,在气动选型中应综合考虑;与均匀流场相比,紊流场的脉动分量抑制了漩涡的规律性脱落,使得主梁断面发生涡振的机率和涡振振幅都大大减小．     

大跨度公铁两用斜拉桥三维风速场实测与模拟

为得到沪通公铁两用长江大桥(后简称沪通大桥)桥址区风速时程序列,对沪通大桥开展了现场风速实测,对桥址区的风场特性进行分析,得到基于实测数据的风速谱,并将其与规范给出的风速谱进行参数对比.之后采用基于实测风速谱显式分解的谐波合成法,将该桥的三维脉动风速场简化为多个线状的一维脉动风速场,分别对两个主塔、公路桥面、铁路桥面的脉动风速进行数值模拟,模拟值与目标值吻合较好.结果表明:采用实测的风速谱参数可以很好地得到大跨度桥梁数值模拟三维脉动风场,并与规范给出的统一功率谱有一定的差异性,体现了规范谱应用于不同地区,尤其是复杂气象条件时的局限性.得到的基于实测风特性的大跨度斜拉桥风速时程序列,为桥梁的风振分析提供了基础,具有良好的实用效果.     

多塔下拉索斜拉桥静力荷载试验和计算分析

针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。     

桥梁构件风致动态内力回归估算方法

为弥补全桥气弹模型试验无法直接测量结构动态内力响应的缺陷,选取江东大桥悬索桥吊杆为例,采用风洞试验和随机振动时域有限元分析相结合的手段:首先对两者的位移响应进行校核;然后根据正交风随机有限元分析中加劲梁中跨跨中位移响应和吊杆内力响应的高度相关性,采用线性回归算法获得回归方程,并对中跨跨中位置在多个风偏角下的位移响应进行...     

Effects of fundamental factors on coupled vibration of wind-rail vehicle-bridge system for long-span cable-stayed bridge

In a wind-vehicle-bridge(WVB) system,there are various interactions among wind,vehicle and bridge.The mechanism for coupling vibration of wind-vehicle-bridge systems is explored to demonstrate the effects of fundamental factors,such as mean wind,fluctuating wind,buffeting,rail irregularities,light rail vehicle vibration and bridge stiffness.A long cable-stayed bridge which carries light rail traffic is regarded as a numerical example.Firstly,a finite element model is built for the long cable-stayed bridge.The deck can generally be idealized as three-dimensional spine beam while cables are modeled as truss elements.Vehicles are modeled as mass-spring-damper systems.Rail irregularities and wind fluctuation are simulated in time domain by spectrum representation method.Then,aerodynamic loads on vehicle and bridge deck are measured by section model wind tunnel tests.Eight vertical and torsional flutter derivatives of bridge deck are identified by weighting ensemble least-square method.Finally,dynamic responses of the WVB system are analyzed in a series of cases.The results show that the accelerations of the vehicle are excited by the fluctuating wind and the track irregularity to a great extent.The transverse forces of wheel axles mainly depend on the track irregularity.The displacements of the bridge are predominantly determined by the mean wind and restricted by its stiffness.And the accelerations of the bridge are enlarged after adding the fluctuating wind.     

CFRP索和钢索斜拉桥地震响应分析与抗震验算

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）索和钢索斜拉桥在地震响应和抗震性能方面的差异,以苏通长江公路大桥为参考建立了有限元动力学模型。采用等轴向刚度准则进行钢索和CFRP索的替换,利用时程分析法比较了不同索斜拉桥的地震响应值,并进行了抗震验算和评价。结果表明：相对钢索斜拉桥,CFRP索斜拉桥的自振频率有明显提高,位移和内力地震响应值减小,响应衰减较快,且抗震性能优势明显,其原因是CFRP索斜拉桥自重轻、索桥耦合振动的概率小、索的材料阻尼大等;所得结论可为CFRP索在大跨斜拉桥中的应用提供参考。     

不同风障形式下桥梁断面行车风环境及颤振性能

为研究不同形式风障下的桥面风环境和结构颤振性能,以主跨为918 m的单箱悬索桥为对象,首先结合CFD数值模拟,比较3种风障下风速剖面及侧风折减系数的变化规律,进一步选取带椭圆形风障的主梁断面和无风障的原始断面开展节段模型颤振和测力风洞试验,分别对比研究风障对颤振临界风速和静力三分力系数的影响,最后借助二维三自由度方法分析设置风障前后的颤振发散驱动的变化.结果表明:设置风障能有效地降低行车高度内的平均风速,改善桥面风环境;在对比方案中,矩形断面的侧风折减效果最佳,而椭圆形风障对于侧风的折减效果可接受,且阻力系数小于其他形式;设置椭圆形风障后断面的阻力系数较原始断面提高明显,颤振临界风速小幅度的提高,断面颤振发散机理发生显著变化.     

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力．方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法．结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺．除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14716kN·m．主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零．结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析．