不同主梁竖曲线下大跨度斜拉桥的车桥耦合振动分析

由于混凝土收缩徐变、材料特性及施工荷载与设计值有差异等各方面因素的影响 ,大跨度桥梁在成桥状态下主梁的实际竖曲线往往与设计理论竖曲线不一致 ,这可能给通车后的行车安全性与舒适性带来影响。本文运用文献[1]提出的车桥耦合振动分析理论与方法 ,针对京沪高速铁路南京长江大桥主跨 84 160 4 88 4 88 160 84m三塔斜拉桥方案 ,采用空间杆系单元建立桥梁有限元模型 ,分析了 4种不同主梁竖曲线下ICE高速列车通过桥梁时的车桥耦合振动响应 ,讨论了不同主梁竖曲线对车桥动力响应的影响 ,得到一些有益的结论。     

新型CFRP筋夹片式锚具理论与试验研究

提出CFRP筋夹片式锚具新的计算理论,并以此理论为依据设计一种新型CFRP筋夹片式锚具,它由锚杯、四片式夹片、涂砂铝套管或涂砂铜套管组成。在理论推导过程中,将夹片式锚具各组件在长度方向上分成多个等份,对其中各组件任意等份建立力学计算模型,并考虑各夹片间的独立性;通过静载试验对夹片式锚具的锚固性能进行测试,并分析比较锚杯拉应力的理论计算与试验实测结果。结果表明,该CFRP筋夹片式锚具计算理论能计算锚具各点的应力及横向位移,并能预测锚具极限承载力;此夹片式锚具适用于锚固高强CFRP筋,它的平均锚固效率系数达到94.9%,且性能稳定;锚杯拉应力的理论计算与试验实测结果较吻合。     

薄壁箱梁畸变分析理论的研究

对薄壁箱梁以畸变角和畸变挠度为位移参数的两种畸变理论进行比较分析,证明了两种理论的计算结果是完全一致的。根据箱梁的变位协调关系得出畸变挠度和畸变角的互换性,从而建立了两种理论的控制微分方程的互换方程。采用广义坐标法,明确了畸变中心的定义,确定了畸变位移模式,进而基于能量变分原理,建立了充分考虑剪切变形效应的畸变分析理论,推导了求解的初参数法,研究了剪切变形的影响。结果表明:剪切变形对畸变翘曲应力和横向弯曲应力的影响较小。     

钢结构桥梁焊接节点腐蚀疲劳研究进展

为深化对钢桥焊接节点腐蚀疲劳问题的认识,通过对既有研究成果进行梳理,从钢桥腐蚀原因及特点、焊接节点腐蚀疲劳性能影响因素及焊接节点腐蚀预测模型等方面进行了总结,探讨了钢桥焊接节点腐蚀疲劳研究的现状和发展趋势。针对环境腐蚀下疲劳裂纹萌生机理,重点讨论了点蚀疲劳损伤过程。基于3种典型的腐蚀疲劳模型(叠加模型,竞争模型和乘积模型),对腐蚀疲劳裂纹扩展机理进行了综述。对基于S-N曲线、Miner线性累积损伤理论和基于断裂力学裂纹扩展速率公式的两种主要的腐蚀疲劳寿命预测方法进行了归纳。研究结果表明:钢桥焊接节点腐蚀疲劳体现为环境介质和循环应力双重驱动下的裂纹扩展问题,其疲劳破坏模式、疲劳损伤机理、抗疲劳设计等问题更为复杂;钢桥腐蚀疲劳损伤驱动机理、腐蚀疲劳寿命评估方法及适用的疲劳性能强化技术,是钢桥的全寿命周期设计理论的重要基础和钢桥可持续发展亟待解决的重要研究课题。     

风-车-桥系统空间耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中将自然风作为空间相关的平稳随机过程,车辆采用质点-弹簧-阻尼器模型,桥梁采用有限元模型。在分析风桥间的流固耦合作用、车桥间的接触耦合作用及风对车辆的空间脉动作用的基础上,将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,提出了一种较为完善的风-车-桥系统空间耦合振动分析模型。基于轮轨接触点处的几何协调条件和力学平衡关系,建立了系统运动方程的分离迭代求解算法。最后以京沪高速铁路南京大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构传力机理及疲劳可靠性研究

针对锚拉板式索梁锚固结构部分区域应力集中严重,疲劳性能不明确等问题,对湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构分别进行了足尺比例静载和疲劳模型试验,研究了其结构特点、制造工艺、应力集中程度、塑性区大小和分布、关键构造细节的疲劳性能等。通过有限元计算,对影响结构性能的一些重要参数进行了分析。研究结果表明,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下个别区域出现了屈服,经循环加载疲劳试验结构关键部位未发现疲劳裂纹,结构的静承载力和疲劳性能均能满足设计要求,并具有一定的安全储备。研究结果为类似结构的设计提供了可靠的参考数据,并对结构参数优化、改善结构受力性能等具有一定的指导意义。     

利用ANSYS实现斜拉桥非线性分析

ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。利用ANSYS的二次开发技术，如用户界面设计语言(UIDL)、参数化设计语言(APDL)以及用户可编程特性(UPFS)，可以实现对ANSYS的用户化定制，使ANSYS在特定的应用范围内发挥更大效率。本文着重介绍利用ANSYS行斜拉桥非线性分析的实现过程，并在最后给出了应用实例。     

南京长江二桥南汊桥索梁锚固足尺模型试验研究

斜拉索与钢箱梁的锚固区是斜拉桥的关键部位,其结构和受力都相当复杂,一般的平面分析很难反映实际的应力分布.本文简要介绍了南京二桥锚箱模型试验,对锚箱及其附近腹板的应力大小和分布进行了研究,并对照有限元空间计算,得出了一些有益的结论.     

桥梁抖振时域和频域分析的一致性研究

为考查时域分析方法用于桥梁抖振分析的可行性和可靠性,基于相同的分析参数,分别采用时域和频域分析方法对一斜拉桥的抖振响应进行分析,并从结构振动型态、抖振响应均方根及抖振响应功率谱密度函数三个方面对时域和频域分析结果的一致性进行了较详细的比较。时域抖振响应分析中,采用谱解法模拟了斜拉桥的脉动风场,抖振力采用准定常表达形式,自激力采用Y.K. Lin 表达形式。由于自激力的存在,结构的运动方程为非线性,提出了一种迭代方法来考虑自激力引起的非线性。采用Newmark-β方法进行积分计算。频域抖振分析采用多模态耦合分析方法。时域及频域抖振响应分析结果的一致性较好,这表明了大跨度斜拉桥时域抖振响应分析的可行性和可靠性。     

CFRP 主缆在鞍座及索夹处的抗弯折性能研究

为研究CFRP 主缆在鞍座及索夹处的抗弯折性能,首先理论分析CFRP 主缆的抗弯折性能取决于所用材料即CFRP 丝,然后分析CFRP 丝在鞍座及索夹处两种不同的弯折变形状态及内力分布,推导抗弯折效率的计算公式,并对各影响因素进行参数分析,最后针对不同工况,对CFRP 丝在鞍座和索夹处的抗弯折性能分别进行试验研究。理论与试验分析结果表明:CFRP 丝半径与弯折半径的比值与抗弯折效率呈线性关系,比值越小,抗弯折效率越高;抗弯折效率还受弯折包角、CFRP 丝的极限应变的影响,尤其当CFRP 丝半径与弯折半径的比值较大时抗弯折效率对这些因素的敏感度较高;鞍座与索夹处CFRP 主缆均能达到90%以上的抗弯折效率;理论分析与试验结果能够较好吻合。