空间缆索悬索桥吊索断裂时的强健性分析

悬索桥吊索是整个结构较为薄弱的位置,吊索突然断裂对相邻吊索存在巨大冲击,内力在短时间内迅速增大,存在破坏的风险,从而影响整个桥梁结构安全。依托空间缆索悬索桥宝塔坪特大桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构空间模型,采用杀死单元的方式使特定位置的吊索退出工作。考虑结构阻尼的影响,进行瞬态非线性时程分析,研究空间缆索悬索桥不同位置、不同数量吊索断裂时,相邻吊索瞬时内力响应情况以及整个结构的强健性。结果表明:单根吊索断裂时,对左右两侧相邻3根吊索的内力扰动较大,更远处的吊索在内力重分布平衡之后,其内力值变化很小;吊索断裂位置越往跨中靠拢,相邻吊索的损伤动力响应越大,结构破坏风险以及安全隐患越高;跨中同侧连续两根吊索同时断裂时,相邻吊索的瞬时损伤动力超过吊索的破断力,断索瞬间有一定概率导致相邻吊索也发生断裂,进一步可能引起邻近吊索依次连续断裂,最终导致结构破坏。因此有必要在跨中短吊杆处设置中央扣或者采用刚性短吊杆,防止跨中短吊杆疲劳破坏,达到提高结构强健性的目的,同时有必要加强跨中短吊索的疲劳检测频率。     

拱桥新型吊杆安全性及其静动力影响研究

为研究吊杆失效对拱桥产生的不利效应,以一座三跨连续坦拱钢桥为背景,分析带套筒螺纹连接的不锈钢短吊杆运营期断裂对桥梁整体静、动力性能的影响。通过分析该类吊杆最可能的失效模式,引入吊杆失效引起的动力放大系数指标,采用ANSYS建立桥梁整体空间模型,分析单根吊杆失效引起的吊杆应力、拱肋和主纵梁关键截面应力及结构自振特性变化。结果表明:拱跨内单根吊杆失效引起主梁竖向位移动力放大系数为1.6~2.2;次短吊杆突然失效对相邻吊杆应力影响较大;单根吊杆失效对桥梁整体静力安全和动力特性影响较小。     

吊杆断裂对高速铁路中承式连续梁拱组合桥力学性能的影响分析

中承式连续梁拱组合桥梁为高速铁路中较少采用的桥型,该文结合某高速铁路中承式钢箱混凝土系杆梁拱组合桥工程实际,采用有限元程序,运用全动力模拟方法,综合考虑单根吊杆断裂和多根吊杆断裂的影响,对中承式钢箱混凝土系杆拱桥的力学性能进行了研究.分析表明:单根吊杆断裂对桥梁结构力学性能影响较小;当连续3对吊杆断裂时,会使拱肋内填混凝土开裂,增加修复难度;主纵梁、横梁和拱肋全方位固结的结构形式,增强了结构的整体性能,可以有效地防止桥面坍塌事故发生.     

钢管混凝土系杆拱桥损伤吊索系统内力重分布研究

以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,建立该桥的三维有限元模型,采用有效横截面积减小率模拟吊索损伤,通过仿真计算分析单根吊索和多根吊索发生不同程度损伤时,吊索系统静拉力重分布规律.结果表明,损伤吊索系统的静拉力重分布只在损伤吊索与其两侧相邻吊索间进行,多根吊索损伤引起吊索系统静拉力重分布近似等效于各单根损伤吊索引起静拉力重分布的线性叠加.该结论对于系杆拱桥吊索系统力学分析与评估具有较大的工程实用价值.     

下白石特大桥船舶撞击力分析

根据船舶撞击力的合理取值,利用有限元软件Midas/Civil对下白石特大桥进行整体建模。对桥梁在冲击作用下的动力响应与静力响应进行比较分析,并判断其对结构安全性的影响。     

某钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂影响分析

为提高钢管混凝土系杆拱桥的结构安全性,给桥梁加固提供依据,以某三跨下承式钢筋混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元法建模,通过模拟某系杆拱桥单根吊杆或2根吊杆突然断裂情况,分析桥梁的内力和变形状态。结果表明:刚性拱刚性系梁结构,整体刚度大,单根或2根吊杆断裂,结构整体性没有遭到破坏;吊杆一般不会发生连锁断裂;系梁一般不会发生裂缝迅速开展等事故,但会产生局部裂缝或引起既有裂缝的延伸;内力变化端横梁大于中横梁;单根或2根吊杆失效对全桥的变形影响不大;跨中和1/4跨附近处的吊杆是养护重点。     

基于有限元模型的吊索损伤识别与定位的研究

悬索桥的吊索在运营期间的安全是桥梁结构安全的最重要条件之一。为了深入的对悬索桥吊索损伤识别与定位进行研究,应用有限元软件Midas建立了某悬索桥的的整桥有限元模型。探讨了单根吊索不同损伤的情况下结构多阶模态的变化情况,同时也对多根吊索损伤时结构多阶模态的变化情况进行了研究。研究结果表明吊索的损伤导致结构模态的变化,通过基于运算数据建立了模态振型变化率指标曲线可以看出曲线的突变值大小与吊索的损伤程度有关,随着吊索损伤程度的加深,敏感性指标增大。通过敏感性指标值的大小,结合有限元分析,可以实现对吊索损伤程度的识别。采用这种方法能准确、可靠、有效地对吊索进行损伤识别与定位。     

130m跨钢管混凝土拱桥设计

以湖州市环漾大桥为背景,先介绍了大桥的总体布置、拱肋、系梁、横梁、吊索及其锚固系统等主要结构的设计;然后对桥梁结构受力进行整体静力分析和局部分析。结果表明,桥梁结构设计合理,验算结果满足要求,吊索梁上锚固采用的锚拉板组合结构受力可靠。最后介绍该桥梁先拱后梁的施工方案。其研究成果可为同类桥梁的设计、计算提供建议和参考。     

大跨度单主缆悬索桥体系转换过程受力分析

广西柳州市双拥大桥为主跨430m的双塔单主缆地锚式悬索桥,采用主缆架设和主梁顶推同步施工、分批张拉吊索的施工工艺。该桥具有单根主缆体系横向受力效应的特殊性,体系转换技术难度大,为了解单主缆体系在施工中各种状态下结构的力学响应,采用无应力状态法,利用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析体系转换过程中的吊索和主缆内力、主缆线形、桥塔偏位和主梁支反力等参数的变化规律。结果表明:吊索和主缆的安全系数均满足要求;主缆跨中矢高变化幅度达8.852m;桥塔塔顶偏位在±150mm以内,桥塔变形和受力均较为合理。二期恒载施工后,该桥成桥线形、内力状态与设计预期目标吻合较好,各项实测参数均满足设计和规范要求。     

塔梁弹性支座刚度对三跨连续悬索桥结构体系影响的研究

为研究塔梁竖向弹性支座刚度对三跨连续弹性支承钢箱梁悬索桥结构静动力特性的影响,以主跨926 m的浙江秀山大桥为依托,采用有限元通用软件midas Civil 2013建立4种方案模型,并对比4种方案结构静动力特性,提出合理的塔梁竖向弹性支座刚度控制因素。结果表明,随着塔梁弹性支座刚度增大,梁端和塔梁支座处钢箱梁转角、钢箱梁塔梁支座处和跨中位移也随之减小,但塔梁支座处钢箱梁的弯矩和应力会随之增大;成桥恒载状态下塔梁弹性支座反力也逐渐增大,其相邻的长吊索索力减小60%,但只有合适的塔梁弹性支座刚度,才可显著减小相邻长吊索的应力幅;钢箱梁底板应力和长吊索应力幅是塔梁弹性支座刚度取值的控制因素;结构基频有轻微减小,结构横向刚度有所降低。     

桥梁结构安全系数取值问题讨论

安全系数具有含义明确、便于工程技术人员理解和工程应用等优点。为了方便读者理解和阐释具体的问题,对桥梁结构安全系数取值原则和设计规范中存在的问题进行分析与讨论。首先,从影响结构安全的诸多不确定因素入手,定义了基准安全系数和调整系数;其次,从材料、构件、连接和结构,主要承重结构和桥道结构,上部结构和下部结构,结构约束体系,永久性构件和非永久性构件,施工阶段和运营阶段,结构分析手段,以及荷载取值等角度讨论了安全系数的调整原则;最后,在既定原则的基础上,从结构抗力、荷载作用、破坏模式和分析手段的角度,主要对比分析了桥梁设计规范中的安全系数,讨论了规范中安全系数取值的合理性,并提出了安全系数取值方面存在的问题和建议。     

桥梁拉、吊索疲劳特性分析

本文选取了中、下承式拱桥各1座,斜拉桥、悬索桥各2座,提取最长和最短拉、吊索的影响线,用相同的车流对影响线进行加载得到拉、吊索的应力历程,并对该应力历程进行雨流计数,最后得到应力谱。计算分析结果表明:连续型桥面系保证了多个拉吊索共同承担车辆荷载,拉吊索受力比较均匀,在运营过程中不会发生由于单根拉吊索破坏导致整个桥梁坍塌的现象,且利于今后吊杆的更换;疲劳积伤主要受影响线长度和峰值影响,斜拉桥和悬索桥中,短拉吊索的疲劳积伤程度均要大于长拉吊索。     

虎门二桥坭洲水道桥纵向约束体系研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1 688m的双塔双跨悬索桥。为减小该桥在汽车活载、温度作用及风荷载下的梁端位移,提出一种在塔梁连接处设置静力限位-动力阻尼装置的纵向约束体系。采用有限元软件SAP2000Nonlinear建立全桥有限元模型,分析该静力限位-动力阻尼装置的限位间隙、限位刚度对梁端位移、塔梁相对位移、限位力的影响规律,确定限位装置的合理参数取值,分析设置静力限位-动力阻尼装置前、后加劲梁应力、桥塔纵向弯矩和梁端位移。结果表明:该桥静力限位-动力阻尼装置的限位刚度取200MN/m,广东侧和东莞侧限位间隙分别取0.82m和1.05m;采用静力限位-动力阻尼体系后,静力作用和地震作用下的梁端位移大幅降低,伸缩缝规模从2 758mm降到2 106mm,减小23.6%。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥梁设计与分析

斜拉桥和自锚式悬索桥相互协作,形成一种新型的协作体系,该体系适合于大跨径桥梁。本文以大连庄河建设大桥为背景,介绍了该体系桥梁的设计构思,分析了该体系静力、动力特性,并阐述了吊索疲劳问题,为斜拉—悬索协作体系的研究提供参考依据。     

吊杆拱桥安全设计探讨

从避免吊杆断裂破坏和增强整个结构体系对单根吊杆破坏耐受能力方面,探讨了吊杆拱桥的安全性预防设计,供同类桥梁设计借鉴和参考。为避免吊杆突然破坏,设计时应考虑吊杆及其锚固构造的可检、可修、可换,从而增强吊杆寿命和结构安全。     

福宁高速A15-2标段二埔塘2号路堑高边坡弹塑性有限元数值分析

采用非线性有限元强度折减法，对福宁高速公路A15—2标段二埔塘2号路堑高边坡进行了稳定分析。通过对该高边坡非线性有限元模型进行强度折减，使边坡达到不稳定状态时，弹塑性有限元静力计算将不收敛，此时的折减系数就是稳定安全系数，同时可得到边坡破坏时的滑动面以及破坏过程。     

一种基于元模型的桥梁静动力有限元模型修正方法

针对大型桥梁静动力有限元模型修正问题,提出一种基于元模型的修正方法。首先,对桥梁结构进行子结构划分,并利用人工神经网络算法建立修正参数与结构静、动力特性的关系模型(元模型);其次,分别以桥梁静动力测试结果作为有限元模型修正的优化目标,将桥梁静动力有限元模型修正问题转化为多目标优化问题,从而克服了采用单目标优化时,结构静力特性与动力特性目标之间的权值难以选择的问题;再次,通过元模型建立及多目标优化的方法进行结构有限元模型的修正。最后,利用一座钢管混凝土拱桥的静动力试验实测结果,对所提模型修正方法的适用性进行验证。结果表明:该方法具有较好的精度和适用性,可作为大型桥梁结构静动力有限元模型修正的一种实用方法。     

独塔斜拉桥荷载试验有限元分析与评价

为了探讨和验证独塔斜拉桥的设计理论和实际工作性能,通过对天津某大桥的静动力荷载试验,并结合三维有限元模型的理论计算,对比分析了试验荷载工况下该桥位移、应力和索力的变化规律以及模态频率、阻尼比和冲击系数等结构动力特性。结果表明:桥梁结构动静力实测值与理论值吻合良好,桥梁整体工作性能好;承载力满足设计要求,斜拉索索力分布均匀,安全系数符合规范规定。结构冲击系数可按照现行规范取值。荷载试验验证了分析理论的正确性和设计的可靠性,为将来桥梁养护、维修提供了必要的技术资料。     

自锚式悬索桥合理成桥状态及受力特性研究

结合自锚式悬索桥受力和施工特点,以鄂尔多斯市某双塔三跨自锚式悬索桥为工程背景,对自锚式悬索桥合理成桥状态的计算方法、吊索张拉顺序和动力特性展开研究,实践表明,采用基于影响矩阵的零位移法确定自锚式悬索桥合理成桥状态的方法,简单实用,计算精度高,具有较高的工程应用价值,经验算成桥运营状态结构强度和刚度均满足设计要求。采用无应力状态法进行正装分析,通过对比分析施工阶段桥梁结构的响应,优化吊索张拉顺序,明确了合理施工状态,包括缆形、吊索力、索鞍预偏量等。通过对桥梁结构进行动力分析得到一些结论可为同类桥梁提供参考。     

大跨悬索桥的车速敏感性分析

以澧水特大悬索桥为工程背景,将55T重车考虑为移动荷载,利用有限元建模研究了单辆55T重车匀速过桥时桥梁结构的动力响应,包括加劲梁、主缆及吊索的动力响应,并讨论了车辆移动速度对悬索桥结构动力响应的影响,指出桥跨不同位置构件对车速的敏感程度不同,为悬索桥的运营管理提供了参考。