双拱塔斜拉桥动力特性参数分析

为研究双拱塔斜拉桥结构参数对桥梁动力特性的影响,以武汉科技三路桥为工程背景,基于Midas/Civil平台建立主桥空间有限元模型,采用多重Ritz向量法进行动力特性计算,分析了有无横撑、有无纵向拉索、结构自重、结构刚度、矢跨比等参数变化对该桥动力特性的影响。结果表明,该桥主要振型依次为拱塔扭转、主梁竖弯、主梁横弯振型。横撑对拱塔扭转振型频率影响较大;纵向拉索对各阶振型无影响;主梁自重对主梁竖弯、横弯振型频率影响显著,拱塔自重对拱塔扭转频率影响显著;拉索自重对各阶振型频率影响较小;结构刚度对各阶振型影响与结构自重影响相同;矢跨比对拱塔扭转振型频率影响较大。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

抗风缆对大跨悬索桥动力特性的影响

为了研究抗风缆在大跨悬索桥抗风措施中的应用,基于ANSYS软件建立了新疆赛吾迭格尔桥的有限元模型,研究了改变抗风缆拉杆与水平方向夹角、抗风缆拉杆长度、抗风缆张力的不同形式抗风缆对桥梁动力特性的影响及抗风缆与其他措施的联合应用。通过研究分析表明,抗风缆的应用使结构刚度有所增加,相应的各阶振型频率增加;因所选择抗风缆形式的不同,各类振型受影响的程度不同,其中1阶反对称竖弯的频率增加最为明显;抗风缆角度对于桥梁竖弯振型影响明显;拉杆长度对于桥梁动力特性影响不显著,抗风缆的张力对扭转振型控制明显;缆内张力越大,对侧弯、竖弯和扭转频率的影响也越大。     

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异.针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析.结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振.各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型.     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。     

结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析

以嘉绍大桥6塔斜拉桥为研究对象,详细分析了刚性铰以及塔梁纵向约束形式对6塔斜拉桥动力特性和地震反应的影响特点.分析结果表明:(1)刚性铰的设置对多塔斜拉桥主梁的1阶对称侧弯振型频率和1阶对称扭转振型形状影响较大,但对于多塔斜拉桥地震反应影响很小;(2)塔梁纵向约束形式主要改变多塔斜拉桥主梁的竖弯和侧弯刚度,随着纵向约束增强,主梁竖弯和侧弯振动频率增加,并且部分振型形状发生明显改变;(3)全漂浮体系的位移反应过大,而全固结体系的内力反应过大;(4)部分约束体系的位移反应很小,边塔和中塔的内力反应亦较小,而次边塔的内力反应则过大.因此,刚性铰的设置对多塔斜拉桥抗震性能影响很小,而塔梁纵向约束形式则对其抗震性能产生重要影响.     

设缝墩多塔斜拉桥动力特性分析

设缝墩多塔斜拉桥是一种新的结构体系。建立设缝墩和整体墩斜拉桥有限元模型,分析比较两个模型自振频率与振型。结果表明,两个模型的一阶振型相同,均为主梁反对称竖弯+塔墩反向纵弯+纵飘;设缝墩斜拉桥相比整体墩斜拉桥模型,其基频降低16%,说明设缝墩多塔斜拉桥纵向柔度明显增大,适应纵向变形,有利于结构抗震和温度作用。     

桥墩截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩截面形式对弯连续刚构桥动力及地震响应的影响,以某工程实例为背景,建立了空间有限元分析模型,研究了桥墩外形尺寸、截面面积、截面纵向刚度等参数对结构自振特性的影响,在此基础上,利用线弹性时程法,对比分析了这些参数变化对空心墩与实心墩结构地震响应的影响。研究结果表明,桥墩截面形式的不同使得结构的振型系列发生了改变,具有空心墩的连续刚构桥与具有实心墩的连续刚构桥相比,当两者的外形尺寸相同时,前者的频率较低,当两者桥墩面积相同时,前者频率较高,在纵向刚度相同的情况下,前者频率稍低;采用空心墩时,墩底应力及主梁位移比相应实心墩的小,当桥墩纵向刚度相同时,空心墩和实心墩的地震响应基本相同。     

悬挂式单轨交通系统墩-梁整体分析

悬挂式单轨交通系统是一种新型轻量化城市轨道交通形式,为了解该系统中桥墩-轨道梁的整体性能,以30m跨度的悬挂式单轨Y形桥墩-轨道梁体系为对象进行研究。采用MIDAS Civil有限元软件建立该体系整体受力模型,对比分析12.5,14.5,16.5,18.5m4种墩高情况下,该结构体系在不同荷载组合下的静、动力效应及疲劳特性。结果表明:横向风荷载和车辆摇摆力的影响随着墩高的增大急剧增加,横向风荷载是控制墩高设计的主要影响因素;静、活载偏心加载组合下,桥墩最大应力发生在桥墩底部,墩底的疲劳应力幅随墩高增大而增大,其中弯曲应力幅远远大于轴压应力幅;30m轨道梁的竖弯刚度相对较大,侧弯和纵向刚度相对较小,基频相应的振型为纵飘。     

雅康高速兴康特大桥主桥动力特性分析与试验研究

雅康高速兴康特大桥主桥为1 100m单跨钢桁梁悬索桥,加劲梁主桁采用带竖腹杆的华伦式结构,梁端设粘滞阻尼器。为评估该桥成桥动力性能,采用MIDAS Civil软件建立主桥有限元模型,分析动力特性;进行脉动试验,无障碍行车、制动、跳车和会车4种工况行车试验,对比分析主桥自振频率、振型,以及动应变冲击系数和动挠度冲击系数。结果表明:主桥计算基频较低,符合大跨度悬索桥柔性结构的一般特征,钢桁梁横向抗弯刚度较小,先出现侧弯振型;钢桁梁频率实测值大于理论计算值,实测振型无明显变异,整体刚度与质量分布达到设计目标,实测阻尼较小,实测纵飘振型较为滞后,支座、粘滞阻尼器有效削减了钢桁梁纵向振动;实测冲击系数较小,有障碍行车较无障碍行车冲击作用有所增强,未超规范计算值。     

钢管混凝土拱桥动力特性分析

结合几座钢管混凝土拱桥的动力测试和有限元动力计算结果，分析了钢管混凝土拱桥的自振频率、振型及阻尼等动力特性，并对结构的动力设计提出建议。     

独塔斜拉桥在不同边界条件下的动力特性分析

以独塔斜拉桥仙桃汉江大桥为例,分析比较了独塔斜拉桥在5种不同的边界条件下动力特性的异同,讨论了不同的结构型式对独塔斜拉桥动力特性的影响。结果表明:对于独塔斜拉桥来说,边跨设置辅助墩可以大幅提高结构的整体刚度;辅助墩的个数对于结构振型和频率影响不大。研究结果可为此类桥梁的结构选型、抗震设计提供有益参考。     

超宽简支钢箱梁动力特性及简化分析方法研究

随着超宽梁桥的逐渐增多,宽幅桥梁与普通的窄桥相比,在荷载横向分布、稳定分析以及横向连接等方面都有明显区别。现以一座单跨单箱多室钢箱简支梁桥为研究对象,分别建立空间梁单元模型、等效板单元模型、梁格体系模型和实体单元模型,并对四种模型进行了动力特性结果比较,探讨了超宽简支钢箱梁桥不同计算模型动力特性的差异。结果表明,梁格体系模型的竖弯频率误差最小,而所有模型的扭转频率误差都较大。对于宽度不同的梁桥,运用等效板单元模型进行参数化分析,并对桥梁的竖弯频率和扭转频率的计算,提出简化模拟公式。归纳出的结论对同类桥梁的动力特性计算具有一定的参考价值。     

基于减隔振措施的曲线段变速地铁列车振动影响研究

为探究运行变速的地铁列车通过减振段引起的环境振动影响，选取成都地铁4号线宽窄巷子—中医大省医院区间钢弹簧浮置板减振段，建立“列车-轨道板-地层”三维有限元模型，并现场测试地铁运行时区间隧道及地表的竖向振动与水平振动，研究减振措施下曲线段变速地铁列车振动特征。结果表明:变速运行列车引起的道床及边墙振动时程曲线呈现出前期增长慢，后期衰减快的特点；列车变速运行下的道床及边墙的振动加速度波形不具备半周期对称性；在曲线段隧道结构的水平振动不可忽略；振动由道床传递至边墙过程中呈跳跃式衰减，钢弹簧浮置板具有良好的减隔振效果；道床和边墙处振动加速度的主要频率范围为60~100 Hz，振动由隧道内传递至地表过程中高频段衰减较快，地表处振动加速度的主要频率范围为5~30 Hz。     

基于振动分析的混凝土刚架拱桥典型病害研究

针对刚架拱桥出现的病害,建立典型混凝土刚架拱桥空间结构有限元模型,分析其动力特性和结构损伤之间的关系,重点研究横向联系体系对动力特性的影响。进行基于环境激励的刚架拱桥模态试验和振动响应测试,并与有限元分析结果进行了比较。分析结果表明,刚架拱桥桥面1阶扭转振型的自振频率对横向联系体系的约束作用非常敏感,可作为反映刚架拱桥结构损伤的特征参数。     

CFRP索斜拉桥的动力特性分析

采用CFRP拉索是解决传统钢拉索腐蚀退化问题的根本途径,由于CFRP的自重仅为钢材的1/5,当跨径很大时,CFRP索斜拉桥的动力特性与钢索斜拉桥的动力特性会有区别,为此,以探索性设计的跨径为1 000 m的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥为例,采用有限元法对比分析了2种拉索斜拉桥主要的动力特性,并研究了成桥初应力对斜拉桥动力特性的影响。鉴于当前对影响斜拉桥动力特性的一些关键参数少有系统研究的状况,详细分析了不同结构体系、辅助墩设置个数、拉索空间布置型式、边中跨跨径之比等参数,对CFRP索斜拉桥的动力特性的影响,得出了若干结论,为CFRP索斜拉桥的优化设计提供理论依据。     

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

变刚度预应力简支梁桥固有振动分析

考虑预应力建立简支梁桥竖向固有振动理论方程并求解,运用解析与有限元方法对一座实际简支梁桥的固有振动频率进行了计算,并现场测试了结构的基频;深入分析了预应力以及变刚度对简支梁桥竖向固有振动频率的影响.