大跨山区钢桁梁悬索桥动力特性理论分析和试验研究

选定一座主跨跨径为856 m的简支钢桁梁地锚式特大悬索桥,首先建立桥梁结构空间分析模型,同时考虑非线性因素对结构动力特性的影响,从理论上分析结构的基本动力特性响应。然后通过成桥状态下移动荷载模拟测试,将桥梁结构模态振动响应与相应理论分析结果进行比较分析,并分析结构在跳车和刹车状态下的响应。结果表明:现场各阶基频测试值大于理论计算值,即悬索桥的成桥实际刚度大于其理论值;桥梁结构抗冲击能力较强且具有较强的能量耗散能力。     

高墩大跨铁路刚构桥静动载试验研究

牛角坪双线特大桥主桥结构为(100+192+100)m预应力混凝土连续刚构,为评定该桥的实际工作状态及使用性能,采用有限元法进行理论计算分析,并通过试验测试该桥在静力荷载作用下各主要截面的应力、变形、支座位移及梁端转角,以及在动力荷载作用下桥梁的动力特性及动力响应等。将实测数据与理论计算值及规范值进行对比分析,结果表明,该桥的强度、刚度及行车响应满足设计及规范要求,具有良好的工作性能。     

崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析

汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为(135+2×300+135)m四跨连续刚构拱桥。为实现该桥的精确合龙,考虑混凝土收缩徐变效应、温度效应、合龙段钢束荷载作用,采用MIDAS Civil建立该桥有限元模型,并结合施工现场试顶实测数据,研究主梁合龙时桥墩墩顶偏位及对顶力,进行合龙控制。结果表明,混凝土收缩徐变效应、降温效应、合龙段钢束荷载作用对桥墩墩顶偏位的影响方向一致,叠加后对墩身受力较为不利;对顶过程实测墩顶偏位约为理论计算值70%,需对控制偏位、对顶力进行修正;考虑结构实际刚度偏大,最终对顶控制墩顶偏位取理论计算值的80%以进行合龙控制,对比可知,墩顶实测偏位与控制偏位最大偏差为3.6%,成桥线形与预期吻合较好。     

支架现浇混凝土连续梁施工方案比选及监测成果分析

为了保证支架现浇预应力混凝土连续梁成桥后线形和内力满足设计要求,选择合理的施工方案和准确的控制分析是达到其目的的关键因素。以周山河40m+65m+40m连续梁桥为工程背景,通过施工方案比选和不同施工方案对成桥后结构线形和内力的影响分析,最终确定了连续梁支架现浇施工合理方案;建立有限元模型,计算分析了上部结构预拱值设置所考虑的因素引起结构的变形值,并给出上部结构预抛值线形,用于指导支架现浇施工。该桥合龙后,对结构线形和内力测试值和理论计算值进行了对比分析,结果表明该桥监测成果良好。     

温度对桥梁结构内力的影响分析

以某40m+5×70m+40m预应力混凝土箱梁为依托,分析了日照作用下混凝土箱梁竖向温度分布规律。借助midas Civil有限元结构分析软件,分别建立了箱梁悬浇阶段和成桥状态下的温度引起的结构状态变化模型,并进行了温度对箱梁应力和挠度影响的计算与分析。结果表明,温度对桥梁应力及挠度有一定影响,特别是成桥状态下温度对桥梁应力影响较大,因此在桥梁施工监控和结构测试时应考虑温度效应。     

钢筋混凝土箱形拱桥施工控制

为使拱桥达到理想的成桥状态,结合岭兜特大桥工程,对采用预制拱肋、缆索吊装施工的钢筋混凝土箱形拱桥,利用结构有限元分析,根据倒装-正装计算法对施工过程中结构的受力特性和变形进行预测,施工控制中对主拱的应力、线形、扣索的索力等进行监测.结果表明:在拱肋吊装过程中拱轴线变化与计算一致,拱肋合龙后各控制点的实测高程与控制高程之差、轴线偏位均满足相关规范要求;主拱圈典型截面上的实测应力值与计算应力值接近;扣索实测索力与计算索力基本吻合,岭兜特大桥达到了理想的成桥状态.     

某大跨径双塔单索面矮塔斜拉桥动载试验研究

以某大跨径双塔单索面矮塔斜拉桥为依托工程开展数值仿真分析、动载试验和相关比较分析。分析结果表明:实测主梁前四阶竖向弯曲自振频率均比理论计算值大,结构有一定的刚度储备;实测主梁前四阶振型与计算振型基本吻合,未见明显变异区段;该桥梁的动力特性符合设计要求。在无障碍行车工况下,该桥测试部位的冲击系数均大于计算冲击系数,基本随车速的提高而提高;在制动试验和有障碍行车工况下,该桥测试部位的冲击系数相对较大,表明当桥面不平整时,桥面行车对桥梁结构的冲击效应将明显增大。对于结构基频较小的大跨径矮塔斜拉桥,按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)对桥梁冲击系数取值偏不安全或安全储备偏小,有待进一步研究和探讨。     

基于实验模态的桥梁结构动力分析理论研究

桥梁结构动力试验包含自振特性测试和各种条件的行车试验。实际检测时主要是利用测试冲击系数和自振频率这2项参数对桥梁结构承载能力进行评价,对于阻尼、振型等测试结果没有评判方法,仅列在检测报告中供参考。在实测中发现,频率、振型、阻尼的测试结果与设计计算值差异性较大,因此可以推断按设计值计算的结构动力响应(地震、抗风)计算结果与实际响应也应有较大差距。以基于振型分解法的理论作为基础,提出采用试验模态的实测数据进行动力计算,进而可以较为准确地评价桥梁结构的动力响应。     

新疆双河红星之门景观人行桥设计

红星之门景观人行桥位于新疆双河市,该桥主桥采钢箱梁加空间拱造型,跨径组合为3×32 m+(32+32+26)m+3×30 m=276 m。主要介绍了该桥的总体设计思路与设计要点,包括主要技术标准、桥梁总体布置、桥梁结构设计、施工方案。另外通过成桥阶段静力计算、动力计算、结构稳定性计算、结构抗震计算等分析了桥梁结构受力情况。相关的结构设计思路及计算方法可为同类工程提供参考。     

高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥关键问题研究

文章针对高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的高墩稳定性及大体积混凝土施工过程中的温度应力等问题,基于非线性空间有限元的基本理论,以野三河大桥为工程背景,利用大型有限元通用软件ANSYS对其进行了详细的计算分析,对其抗风稳定性进行了非线性计算分析。计算结果表明,考虑几何非线性,静风荷载对桥梁最大悬臂状态的稳定性影响较大,成桥状态影响较小,同时验证了该特大桥抗风稳定性满足要求;大体积混凝土内部温度场及仿真应力场的计算结果与实测结果进行比较,结果显示所建立的有限元分析模型可以较好地计算混凝土施工时的温度场与温度应力。     

基于环境激励测试值的润扬悬索桥动力特性分析

桥梁结构自振特性分析是进行地震反应分析及风振分析的理论基础,系统而深入的认识桥梁结构的动力特性是十分重要的。通过以润扬南汊悬索桥为研究对象,分析了对其实施环境随机测试的过程及结果,并根据润扬南汊悬索桥的设计图纸用大型商业有限元软件ANSYS建立了悬索桥的三维有限元模型,对成桥后的动力特性进行计算,并与实测值进行了对比分析,结果比较吻合,为该桥进一步动力分析提供了理论基础。     

世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究

以跨径为720 m、桥面距地面516 m的世界第一高钢桁梁斜拉桥—北盘江大桥为例,采用有限元软件MIDAS/CIVIL2016建立有限元模型,进行大桥自振特性理论分析。介绍了钢桁架斜拉桥动力荷载试验方法和过程,对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明,大桥数值分析与实测数据吻合较好,实测整体刚度大于理论刚度,具有一定的安全储备,结构受力特性正常,可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考。     

独塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性研究

为了研究独塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性,以青岛海湾大桥大沽河航道桥[跨径(80+l90+260+80)m的空间缆索自锚式悬索桥]为背景,利用MIDAS Civil 2006有限元分析软件建立全桥三维模型,计算出其前10阶自振特性。通过对其动力特性进行分析发现,该自锚式悬索桥除了具有悬索桥的振动特性之外,还有斜拉桥的振动特性;自锚式悬索桥的整体刚度相比地锚式悬索桥有所降低,因而其固有周期较长。     

三跨无背索斜拉桥的动力特性分析

湖南路大桥主桥为一座斜塔无背索斜拉桥,跨径组合为30 m+92 m+30 m,全长152 m。建立该桥空间有限元动力分析模型,重点研究该桥的自振频率和振型特征。通过与一座同类型方案桥的对比,总结出该桥动力特性及结构体系的主要特点,为后续同类桥梁的设计和相关研究提供借鉴。     

大跨连续刚构桥-船撞击动力响应研究

以某高速公路新建连续刚构桥为工程背景，采用非线性有限元分析方法，通过大型通用非线性有限元程序LS-DYNA建立全桥有限元模型和1 000 t船舶模型，对船-桥碰撞动力过程进行模拟，以确定船-桥碰撞过程中碰撞力的大小，并将有限元计算结果与规范经验公式进行比较。结果表明：船-桥碰撞过程中，船艏发生较大变形，吸收大部分的能量，将动能转化为势能；碰撞过程具有明显的非线性波动特征；各个规范经验公式计算的船撞力差异较大，且规范经验公式具有一定的局限性，有限元分析法能完整再现船-桥碰撞结构内部动力学过程，弥补规范经验公式的不足。     

大跨度独塔斜拉桥动荷载试验与分析

基于有限元分析理论,借助有限元通用计算程序,以独塔斜拉桥为工程背景,对该桥的自振特性进行了理论分析,并通过对结构进行的动荷载试验,将现场采集的试验数据与理论计算数据进行了对比分析,发现自振频率理论值低于实测值,冲击系数实测值比理论值小,说明结构实际刚度比理论刚度大,具有较好的抗冲击性能。     

悬索桥桥塔挂缆前后动态特性分析与测试

通过有限元分析和基于环境激励的模态试验分析,研究了润扬长江公路大桥南汊悬索桥挂缆前后桥塔的动态特性。在分析挂缆后桥塔动态特性时,将上部结构的作用转化为弹性约束,建立了等效模型进行分析,推导了主缆等效约束刚度的近似计算公式。结果表明:挂缆前后桥塔顺桥向动态特性变化较大,横桥向变化较小;等效有限元模型是合理的,悬索桥的振动可以分为2种体系运动,塔的振动特性可以单独取出进行分析。该结论为验证设计理论和后期维护提供了重要依据。     

波形钢腹板组合箱梁桥荷载试验研究

为检验某新建波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁桥的施工质量及实际承载能力,分析该桥在等效车辆荷载作用下的静、动力特性,运用结构有限元分析软件MIDAS CIVIL对该桥建立有限元仿真模型。通过现场静载试验及动载试验,实测桥梁结构在等效车辆荷载下的静、动态数据并与理论计算值进行比对分析,以此验证简化模型的合理性和准确性,并对桥梁施工质量和实际承载能力做出评价。     

特大跨悬索桥动力特性及参数分析

鉴于当前对影响悬索桥动力特性的一些关键参数少有系统研究的现状,采用有限元法分析了四渡河悬索桥的动力性能,并从中央扣的设置与否,主缆、吊索、加劲梁和索塔的刚度变化以及边界条件变化等方面进行了自振特性的参数影响分析,得出了若干结论,为悬索桥的优化设计提供理论依据。     

酉水大桥日照温度对斜交高墩施工线形影响及其控制方法研究

以湖南省张花高速公路酉水大桥（80 m＋145 m＋80 m）斜交高墩大跨度连续箱梁桥为工程背景,介绍了斜交高墩日照温度作用的基本理论及有限元分析方法.应用ANSYS有限元软件,建立了酉水大桥斜交高墩日照温度效应计算模型,分析了主桥墩在日照温度效应下的温度场特征,对比理论分析与实测温度,并分析了日照温度作用下高墩施工线形影响,根据日照温度墩顶位移近似解析解提出了施工中控制墩身变形和轴线偏位的方法,为高墩施工的线形控制提供一定的参考.