考虑索局部振动的斜拉桥动力特性研究——杭州湾跨海大桥北航道桥动力特性分析

以主跨为448 m的杭州湾跨海大桥北航道桥为例,研究了考虑拉索局部振动的斜拉桥动力特性.利用子结构方法,把索的振型作为广义自由度来考虑拉索局部振动.该方法与把拉索划分为多个单元的链杆法相比,具有自由度少并且计算精度不受影响的优点.研究结果表明,当考虑拉索局部振动时,会出现拉索与主梁或桥塔的耦合振型,这种索桥耦合振动现象在以往把拉索作为单一单元的斜拉桥动力特性分析中不会出现.索的局部振动虽然对结构主要振型的频率影响不大,但对振型能量分布有比较明显的影响.对发生索桥共振的振型,如不考虑索的局部振动,通常会使索的阻尼估计过高,而索的振动能量估计偏低,不能很好地反映大跨度斜拉桥的动力特性.     

大跨度斜拉桥施工控制方法研究

介绍了大跨度斜拉桥施工控制技术路线,常用的控制理论与方法.在此基础上对上述各种方法的理论依据、功能特点、适用条件和应用现状作了详细的分析比较,最后给出选择施工控制方法的几点建议.     

双层索系曲线斜拉步行桥的结构分析

针对北京市顺义区减河3号景观步行桥—天目桥,详细阐述了该桥的方案比选和结构布置。基于有限元法,建立全桥的空间分析模型,对该桥进行了静力、动力分析。计算结果显示,双层索系曲线斜拉桥方案与普通曲线斜拉桥方案相比,结构的整体刚度和动力性能都得到了改善。通过本文的研究,以期为今后空间布置的双层索系以及异形钢箱梁斜拉桥在人行景观桥梁设计中的应用提供有益参考。     

简支转连续梁桥车桥振动特性计算分析

桥梁在车辆荷载作用下的振动,实质是桥梁和车辆两个动力系统的耦合振动。对公路上常见的4种跨径简支转连续连续箱梁桥进行车桥耦合振动动力特性的对比分析。同时详细分析桥面铺装、截面尺寸和行驶车速的变化等对该类桥型的车桥振动动力特性的影响,得到影响该类桥车桥耦合振动性能的关键因素,并提出设计建议。     

斜拉桥的极限跨径

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\t\t\t\t\ta不宜小于60°,地锚背索倾角\t\t\t\t\tθ不宜小于43°.\t\t\t\t

     

施工工艺变化对斜拉桥施工监控的影响分析

结合斜拉桥施工监控实例,就斜拉桥施工方案变更的影响进行分析研究。阐述主梁根部块段由挂篮悬臂浇筑施工变为支架现浇对桥梁施工中的位移、截面应力及索力变化的影响。为设计变更及施工控制提供理论指导。     

斜拉桥体系可靠度分析

针对大跨度斜拉桥体系可靠度分析中由于失效模式众多带来的困难,结合某独塔斜拉桥的工程实例,应用β约界法搜索对结构失效概率起关键作用的主要失效模式,研究了斜拉桥2级体系可靠度.在搜索主要失效模式的各失效历程中,采用梯度分析随机有限元法计算斜拉桥主塔、主梁和斜拉索各个单元的可靠度指标,应用β约界法确定失效候选单元,将斜拉桥结构体系的失效等效为一个由若干并联子系统构成的串联系统.计算结果表明,斜拉索的失效对整个斜拉桥结构体系的失效起控制作用.     

Alignment control for a long span urban rail-transit cable-stayed bridge considering dynamic train loads

In this paper, bridge alignment control with considering dynamic train loads was experimentally and theoretically investigated. Analytical process of bridge dynamics and the self-adaptive Kalman filter bridge alignment control method with considering the dynamic train loads were briefly introduced. The static measurement, the dynamic test, the field alignment measurement as well as the finite element analysis (FEA) of the second longest rail transit cable-stayed bridge in the world were carried out. Based on the results, the train dynamic load effect on the bridge alignment was obtained quantitatively. Subsequently, alignment control of the rail transit bridge with considering this effect using a self-adaptive Kalman filter method was analyzed. The results show that: (a) the dynamic train loads have effects on alignment control of the bridge and therefore cannot be neglected; (b) the self-adaptive Kalman filter method is applicable and reliable for alignment control of bridges during construction. The analytical method and whole process contribute to develop a related specification and further engineering applications.     

预应力混凝土部分斜拉桥的阻尼特性

以塔梁固结、墩梁分离的预应力混凝土部分斜拉桥为对象,通过桥梁的振动试验分析这类结构的阻尼特性,在此基础上应用非正交阻尼理论研究构件阻尼与振型阻尼比之间的关系,验证在小阻尼条件下结构振型阻尼比可以通过构件阻尼效果线性叠加得到的假定.讨论应变能比例阻尼理论计算结构振型阻尼比的特性,并利用实测和理论结果的对比探讨这类结构的构件阻尼比.结果表明,预应力混凝土部分斜拉桥的竖弯和扭转振型的阻尼比约为1%,小于普通预应力混凝土连续梁桥;应变能比例阻尼理论可近似估算结构的振型阻尼比,预应力混凝土主梁、混凝土墩塔、钢拉索和场地的材料阻尼比建议分别在1.0%、1.2%、0.1%、4.0%附近取值．     

预应力混凝土斜拉桥悬浇施工过程控制的研究

针对悬浇施工过程中结构内力及线形不断变化且规律复杂的问题，提出了对牵索索力和挂篮前端
标高进行控制的方法.在对悬浇施工工艺进行探讨的基础上，根据挂篮牵索锚固点处的变形协调条件，推
导出牵索索力随混凝土浇筑而增加量的计算公式，并建立了悬浇过程中各工况下挂篮前端标高控制的计算
公式，从而得到了预应力混凝土(PC)斜拉桥悬浇过程索力和线形的双控方法.研究结果表明，在杭州文晖
大桥悬浇过程控制中，挂篮前端标高的误差都在1 cm内，大部分节段的牵索索力误差在40.0 kN内.该方法
可对PC斜拉桥的悬浇过程进行准确地控制，有效地改善了索力及线形的误差状况.     

Analysis of precision and error of cable force identification of cable-stayed bridge

In this paper,in order to improve the precision of cable force identification of a practical cable-stayed bridge and consider some precision problems of vibration method in surveying the cable force in the engineering application,firstly,three calculation methods for the cable force measurement are analyzed and contrasted;secondly,using the method of finite element numerical simulation and the theory of the error analysis,the effect of both bending rigidity and constraint conditions on simple formula of vibration method is investigated;and the dependence of the precision of cable frequency identification on spectrum resolution,sampling time,and the number of sampling points is studied;Finally,fundamental frequency method,frequency difference method,and peak value method are applied to the cable force calculation of a practical project;and their computational precision and error are contrasted and analyzed.It is observed that it is essential to take into account the effect of every factor on the precision of the cable force identification and make it possible to identify the cable force more accurate by vibration method;and that it simultaneously provides an effective basis for the development of a high-precision equipment.