风荷载作用下斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某斜拉桥为研究背景,对风载作用下斜拉桥拉索疲劳可靠性和疲劳损伤进行分析。首先依据当地风速统计资料获得桥梁模拟点的风速时程,对影响桥梁抖振作用下的风荷载进行计算;然后采用自编的风桥动力响应程序,得到风荷载作用下部分斜拉索的应力时程;基于构件累积损伤理论,得到拉索的疲劳可靠度和疲劳损伤。结果表明:风荷载对长索的损伤影响程度较短索大,抖振作用下,拉索的可靠度都满足使用要求,疲劳寿命满足设计要求,拉索不会破坏。     

CFD方法的大跨度桥梁抖振荷载

采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法替代传统的桥梁节段模型风洞试验,改进了大跨度桥梁抖振力计算方法。在香港青马大桥精细有限元模型基础上,模拟周围风场对主梁桥板压力分布,计算节点抖振力,求解局部应力响应,为桥梁抖振疲劳分析和结构健康监测打下了基础。     

大跨径桥梁非平稳抖振响应过程数值模拟方法研究

大跨度桥梁的抖振频率与跨度场景的风场变量因素有关。为了更加准确地获得大跨度桥梁抖振特征,需要对其抖振响应过程进行分析。但是,由于桥梁所处场景的风场环境不同,想要采集多组桥梁的抖振响应数据十分困难。结合桥梁抖振响应的非平稳性,结合多种风场场景模拟结果分析桥梁抖振响应过程,因此提出大跨径桥梁非平稳抖振响应过程数值模拟方法。首先对大跨度桥梁风场数据进行分析计算,获得风场特征函数量,在风场变量模拟场景下,对大跨度桥梁非平稳抖振响应过程相关量进行计算,实现对大跨度桥梁非平稳抖振响应过程数值的全场景模拟。通过选取实体桥梁数据来对提出方法的准确性进行论证,通过数据拟态还原方法分别对桥梁的风场模拟数据、跨度位移数据以及抖振数据三方面进行数据对比分析,通过与实际数据进行对比,得出提出方法具有准确性、可行性的实验结论。     

考虑钢材锈蚀的桥梁焊接节点概率疲劳寿命评估

由于循环外荷载和腐蚀性环境的共同作用,近海桥梁结构易受疲劳破坏.本文提出了一种考虑钢材锈蚀的桥梁结构改进疲劳可靠度评估模型,并基于青马大桥长期结构健康监测数据对其典型焊接节点的概率疲劳寿命进行了评估.通过建立有效截面衰减模型和材料疲劳性能退化函数,利用Miner损伤累积准则的连续概率函数表达式,提出了考虑钢材锈蚀的疲劳可靠度解析模型.同时考虑交通载荷(包括汽车载荷和火车载荷)和台风影响,通过统计分析长期应变监测数据建立了标准日应力谱.采用有限混合分布方法及基于遗传算法的混合参数估计算法,得到了标准日应力谱多模态有限混合分布函数.比较分析了考虑和未考虑钢材锈蚀的焊接节点疲劳寿命失效概率和可靠度指标,研究结果表明钢材锈蚀因素对桥梁焊接节点的疲劳可靠度评估结果有较大影响.     

黄浦南汉桥风致抖振疲劳频域分析

提出了在频率域内用Markov过程进行大跨度桥梁风致抖振疲劳分析的计算方法。以黄浦南汉桥为例,用不同的方法对其进行了疲劳分析。其初步计算结果表明,本文提出的方法是可行和有效的。     

黄浦南汊桥风致抖振疲劳频域分析

提出了在频率域内用Markov过程进行大跨度桥梁风致抖振疲劳分析的计算方法.以黄浦南汊桥为例,用不同的方法对其进行了疲劳分析.其初步计算结果表明,本文提出的方法是可行和有效的.     

湍流风速谱有效模态的POD分析法

大跨度桥梁和极端天气的出现,使得桥梁的抖振问题备受关注。然而抖振分析的最重要参数之一是风速谱,传统的抖振分析方法认为所有频率的风速会激发桥梁的抖振响应,针对此问题本文提出了基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition)方法对风速谱分解。以某斜拉桥为算例通过对风速谱的分解研究了其有效参与模态对桥梁抖振的贡献。研究发现并不是所有频率的风速谱会激发桥梁的抖振响应,其响应与结构的自振模态和风速谱的有效湍流参与系数有关。     

大跨桥梁气动耦合抖振响应分析的实用方法

基于单模态响应的SRSS方法因其计算简便 ,是当前工程界分析大跨桥梁抖振的常用方法。但随着跨度增大 ,气动耦合效应对桥梁抖振响应的影响越来越强 ,SRSS方法计算所得的抖振响应将出现较大的误差。而目前国内外提出的考虑气动耦合效应的多模态抖振响应分析方法虽然精度比SRSS方法高得多 ,但计算过程过于复杂 ,难以被工程界接受。本文基于经典的Scanlan抖振分析方法 ,在合理简化的基础上 ,导出了多模态气动耦合抖振响应的近似闭合解 ;定义了描述模态之间耦合程度的模态耦合系数和提出了大跨桥梁气动耦合抖振响应分析的实用方法———修正的SRSS方法。最后以日本明石海峡大桥为例 ,说明了本方法的精度和实用性。     

桅杆结构风振疲劳及可靠性分析

运用Monte Carlo方法对桅杆结构的非线性风振响应进行了计算。应用雨流法统计了纤绳节点板焊缝在服役期间内的应力幅及对应的循环次数。基于Miner线性累积损伤准则,计算得到了结构的疲劳寿命。以桅杆结构纤绳节点板焊缝的极限疲劳循环次数作为随机变量,利用可靠度理论分析了焊缝在不同服役期的疲劳可靠度。     

悬索桥抖振分析中计入背景分量的实用方法

Scanlan方法是目前大跨桥梁抖振分析的常用方法.从应用角度出发,该方法计算抖振时仅计入了抖振的共振分量,而忽略了其背景分量.作者在对多座斜拉桥、悬索桥分析的基础上,认为对于日趋轻柔的大跨桥梁而言,考虑背景分量是必要的.本文着重对悬索桥的抖振背景分量情况作一分析,并提出了一种计入背景分量的抖振计算实用方法.     

Fatigue life estimation of steel girder of Yangpu cable-stayed Bridge due to buffeting

As the main span of modern cable-stayed bridges becomes longer and longer, the buffeting-induced fatigue damage problem of steel girders located in strong wind regions may have to be taken into consideration in the design of the bridge. This paper presents a method in the mixed frequency–time domain for estimating the fatigue life of steel girders of the Yangpu cable-stayed Bridge due to buffeting. In the suggested method, the joint probability density function of wind speed and wind direction at the deck level of the bridge is first established. The power spectra of the critical stress of the girder are then derived from the power spectra of the generalized coordinates of the bridge for different wind speeds and wind directions. The derived stress spectra are no longer a narrow spectrum when the background component of stress response is included. Thus, the time histories of the critical stress are simulated from their power spectra and the stress cycle distributions are estimated in terms of rainflow count method. The formulae derived based on the modified Miner law and the random vibration theory are finally used for estimating the fatigue life of the bridge girder. The results show that the effects of wind direction on the fatigue life of the Yangpu Bridge are significant. The predicted fatigue life due to buffeting is much longer than the design life of the bridge.     

海口世纪大桥施工双悬臂阶段风致抖振反应的控制

海口世纪大桥是一座在建的主跨３４０ｍ的双塔双斜索面预应力混凝土斜拉桥。由于海口市是我国 主要的强风区，在施工设计风速下世纪桥施工阶段存在不安全的因素。为保证大桥的抗风安全，受建设单位委 托，设计单位完成了世纪桥施工双悬臂结构风致抖振反应控制的研究和设计，并经评审通过，建设单位决定采 用。本文在对世纪桥施工双悬臂结构抗风安全性进行评定的基础上，介绍了所完成的世纪桥施工双悬臂结构风 致抖振反应控制方案的原理和设计方法。并通过对设计方案控制效果的理论分析和风洞试验，验证了世纪桥施 工阶段风振控制设计的可行性和可靠性。     

大跨度桥梁结构耦合抖振响应频域分析

基于结构的固有模态坐标 ,提出了用于大跨度桥梁耦合抖振响应分析的有限元CQC(thecompletequadraticcombination)方法。在合理假设基础上 ,推导了桥梁结构的节点等效气动抖振力公式。应用随机振动理论 ,提出了桥梁结构节点位移和单元内力功率谱密度和方差的计算方法。该方法采用了含 18个颤振导数的气动自激力模型 ,可以考虑自然风的任意风谱和空间相关性以及桥梁抖振响应的多模态和模态耦合效应 ,且计算效率很高。此外 ,对主跨跨度 13 85m的江阴长江大桥的耦合抖振问题进行了分析 ,得出了一些结论。分析结果表明 ,在大跨度悬索桥中 ,多模态效应和模态耦合效应对主梁的竖向和扭转位移抖振响应有显著的影响     

地基变形对斜拉桥施工双悬臂结构风致抖振反应的影响

探讨了地基变形对桥塔沉井基础位于土层之中的斜拉桥施工双悬臂结构风致抖振反应的影响。在建立了桥塔沉井基础位于土层之中的斜拉桥施工双悬壁结构考虑地基变形的风致抖振反应分析方法的基础上，以海口世纪大桥为工程背景计算分析了地基变形对结构风致抖振反应的影响，得出了地基变形对施工双悬臂结构风致抖振位移反应影响较大，而对桥塔根部纵向抖振弯矩反应影响不大的重要结论。     

钢箱梁焊接细节基于长期监测数据的疲劳可靠性评估:疲劳可靠度指标

提出基于长期监测数据的钢箱梁焊接细节疲劳可靠度的评估方法,并以润扬大桥悬索桥和斜拉桥钢箱梁顶板-U型肋焊接细节为对象开展应用研究。首先,建立疲劳损伤极限状态方程并讨论方程中各个参数的概率分布特性,在此基础上,采用最优化方法进行疲劳可靠度的求解,得到疲劳可靠度指标随服役时间增长的变化规律和日循环次数Nd的随机性对可靠度的影响。最后重点研究疲劳荷载效应增长对可靠度的影响,并据此提出对大桥日常运营管理的建议。结果表明:①将Nd作为随机变量处理是偏安全的,且Nd的随机性对斜拉桥焊接细节可靠度影响要较悬索桥更为显著;②悬索桥焊接细节的疲劳可靠度明显低于斜拉桥;③考虑疲劳荷载效应的增长会显著减小两桥焊接细节的疲劳可靠度;④为了得到钢箱梁焊接细节在服役期内的疲劳可靠度的准确评估,对其进行长期的应变监测是必要的。     

Flutter- and buffeting-based selection for long-span bridges

Flutter-based selection for the Jiangyin Bridge, a suspension bridge with a main span of 1385 m, was made through a sectional model wind tunnel test. The concept of “buffeting-based selection” of long-span suspended bridges in the preliminary design stage was proposed, and the corresponding method was developed based on the Scanlan buffeting analysis method. Fifteen long-span bridges that have been researched by the authors and other co-researchers were investigated to simplify the method further. Also, the Jiangyin Bridge was taken as an example to show the application of the buffeting-based selection method.     

Reliability analysis of long span steel arch bridges against wind-induced stability failure

An efficient method for reliability assessment of long span steel arch bridges against wind-induced stability failure is presented in this paper. The prediction of wind-induced stability of such bridge structures is performed by an eigenvalue method and the reliability estimates are determined by a generalized first-order reliability algorithm. A software strategy for interfacing the present method with ANSYS is developed via a freely available MATLAB software tool (FERUM). A numerical example involving a detailed computational model of a long span steel arch bridge with a main span of 550 m is presented to demonstrate the applicability and merits of the present method and the software strategy. Finally, the most influential random variables on the reliability of long span steel bridges against wind-induced stability failure are identified by a sensitivity analysis.     

高层建筑玻璃幕墙线性和非线性抗风动力可靠性分析(1)

研究了风荷载的统计方法;然后用板理论建立了幕墙的线性和非线性风振响应分析模型;继而用振型分解法建立了线性风振响应的计算公式,用伽辽金法和改进的等效线性化法求解了荷载为非零均值的非线性风振响应方程;最后依据定义,用泊松过程法建立了线性动力可靠性的计算公式,针对非线性最大动应力是一非高斯随机过程情况,用泊松法和非线性变换,建立了非线性动力可靠性的计算公式,并给出算例;从而给出了幕墙线性和非线性抗风动力可靠性分析的一整套方法。