振动频率法测量斜拉桥索力的影响因素研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件。在施工阶段斜拉索的索力对主梁的线形控制及内力的分布起决定性作用;在成桥及运营阶段斜拉索的索力依然影响着主梁和塔柱的内力和线形。通过调整拉索索力,可以使斜拉桥结构处于理想的工作状态,因此索力的准确测量是非常重要的。以天水市藉河斜拉桥为工程背景,研究振动频率法测量索力的影响因素。通过现场实测数据对垂度、阻尼器、频率等因素作了详细的比较研究,结果表明:垂度对索长超过50 m且自重张力比23.89的拉索影响较大;若忽略斜拉索垂度的影响,频率阶数对测量的结果影响较小。     

斜拉索-阻尼器系统的动力特性分析

斜拉桥拉索的大幅振动越来越引起人们的关注 ,目前减振的主要手段是安装阻尼器 .本文推导了由模态坐标表示的斜拉索 阻尼器系统运动方程 ,对拉索垂度、弯曲刚度、阻尼器位置和阻尼系数等因素对拉索 阻尼器系统的动力特性的影响进行了分析 ,所得结果对斜拉减振阻尼器优化设计具有一定指导意义 .     

大跨度铁路斜拉桥索力快速识别方法研究

大跨度铁路桥梁天窗时间有限且上道条件苛刻,如何基于常规监测设备利用简易方式实现大跨度铁路斜拉桥索力高精度识别十分重要。研究提出一种考虑斜拉索抗弯刚度的索力快速识别方法,既可提高索力识别精度又可大量简化运营期索力识别步骤,且不受拉索边界条件和铁路桥梁实际运营状态的限制。研究表明,抗弯刚度是对索力识别精度影响较大的因素之一,通过考虑拉索实际抗弯刚度可以提高索力识别的准确性,基于拉索加速度振动实测数据在拉索简支梁模型基础上建立索频、索力以及抗弯刚度的函数关系,通过数值方法计算实测多阶模态下抗弯刚度—索力连续变化图,再通过多阶模态的交线则可进一步确定拉索的唯一抗弯刚度和索力值,并以某大跨度铁路斜拉桥为依托工程,对方法的有效性进行了验证。结果表明：(1)该方法识别的索力结果相对误差可降低5.22%,换算成绝对索力值可达254.45 kN;(2)在实际应用中识别结果易受到低阶频率干扰,宜采用拉索高阶频率进行识别,建议采用5阶及以上实测频率。     

大直径高吨位斜拉索索力测试与分析

介绍了频率法测量索力的基本原理,分析了斜拉索的抗弯刚度、索力测试仪的标定、斜拉索锚固回缩损失、温度影响等因素对斜拉索索力测试的影响,并依托北京市五环路石景山南站高架斜拉桥为工程背景,对大直径高吨位斜拉索索力进行了测试及分析,具有一定的工程指导意义.     

基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究

斜拉索索力是桥梁施工控制和桥梁受力的重要指标,以光武大桥为工程背景,用频率法进行平行钢绞线斜拉索索力的测试和分析研究。采用有限元方法建立斜拉索模型、HDPE套管模型以及斜拉索-套管整体的接触耦合模型,进行斜拉索结构的动力性能分析,从斜拉索振动频率与索力的对应关系分析可以看出：频率法可用于平行钢绞线斜拉索的索力测试,HDPE套管能够传递和反映内部索体的振动,但必须考虑HDPE套管的影响,根据HDPE套管质量修正斜拉索线密度,提高了斜拉索索力测量和计算的准确度。     

瓯江特大桥悬浇施工过程斜拉索索力张拉控制技术

预应力混凝土斜拉桥悬浇施工过程中,索力须多次调整,结构体系不断转换,如何实现斜拉索索力的精确调整和控制至关重要。本文以瓯江特大桥为背景,对预应力混凝土斜拉桥悬浇施工过程索力张拉控制方法进行了研究。首先,根据斜拉桥施工方案通过有限元计算分析确定结构中间施工理想状态;然后,根据斜拉索在相应工况下目标索力值与斜拉索锚固点三维坐标之间的关系,计算出斜拉索各工况无应力索长,除斜拉索挂设张拉时采用千斤顶控制斜拉索的索力外,后续斜拉索以锚头拔出量或回缩量调整斜拉索无应力索长的方法进行索力控制;最后对斜拉索索力的控制效果进行了评价。     

四索面双塔联体分幅斜拉桥塔结构模型试验研究

为确保联塔分幅斜拉桥中塔结构的安全可靠,以宁波甬江特大桥为工程背景,进行整体桥塔3:40缩尺模型的2种斜拉索分级加载试验,以研究联塔结构的力学行为.在满足目标状态要求的前提下,以斜拉索数量最少为原则,确定试验中斜拉索的优化布置及相应的优化索力.试验测得的结构变形、控制断面应力和斜拉索的索力与计算值吻合较好.试验结果表明:斜拉索数量最少优化方法在达到预期目标的同时提高了斜拉索的利用率;在2种工况加载过程中,未出现结构开裂情况,结构的变形和受力安全、合理,结构整体受力性能良好,但联塔部位混凝土出现局部拉应力,为相对薄弱部位.     

天津塘沽海河独塔斜拉桥主跨钢箱梁安装施工技术

斜拉桥的施工主要涉及到斜拉索的挂设和索力的调整及钢箱梁的安装精度。通过对天津海河独塔斜拉桥施工技术的阐述 ,有针对性地总结出保证钢箱梁安装精度、斜拉索挂设和索力调整的方法。如钢箱梁第一节的安装精度的调整 ,安装一定数量的钢箱梁后的中线、高程的调整等 ;斜拉索的挂设及索力的测量和调整对桥面高程的影响等。     

铁路矮塔斜拉T构桥结构设计方法实例研究

本文以渝(重庆)黔(黔江)铁路长途河大桥为工程背景,综合考虑桥址地形地质、桥梁跨度、净空及受力特点等要素,提出了主桥采用(132+132) m的矮塔斜拉T构桥型的总体设计方案,并采用数值模拟方法分析了拉索布置范围、索间距对梁部内力、刚度的影响规律。结果表明:(1)斜拉索靠近主塔布置、适当加密索间距有利于减小梁部负弯矩峰值,对梁体受力更为有利;(2)综合考虑拉索对结构受力和梁体刚度的影响,依托工程无索区梁端及塔根无索区分别取为30 m和38 m、索间距按8 m设置。最后,通过开展斜拉索对矮塔斜拉T构桥结构受力影响的分析,探讨了矮塔斜拉T构桥型的适用性。     

斜拉桥主梁损伤对车激索力响应的影响研究

以斜拉桥的损伤识别为目的,提出了一种索力比指标,研究了斜拉桥在车辆荷载激励下,主梁发生损伤时斜拉索索力比指标的变化规律。以实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,基于ANSYS建立其空间板壳有限元模型,以单元刚度的折减模拟主梁损伤,对主梁在不同位置损伤、不同程度损伤两类工况下,车辆荷载激励下斜拉索的索力比指标变化进行了数值仿真。结果表明:车辆荷载激励下,斜拉索的索力比指标与主梁的损伤位置和损伤程度存在一定的对应关系。为后续基于车辆荷载激励下的索力响应指标识别斜拉桥损伤方法的研究提供了重要的参考,具有一定的理论意义。     

基于有限混合单元法的斜拉桥塔端锚固构造应力分析

为研究斜拉索塔端锚固构造在索力作用下的应力分布情况,采用整体计算得到最不利荷载工况,并将产生最大索力的斜拉索对应位置的塔端锚固构造作为分析对象,采用有限混合单元法对某独塔斜拉桥进行了计算分析,得到了索塔钢管壁和钢锚梁各部位的应力情况。     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

部分斜拉桥的索力测试与分析

结合某部分斜拉桥的索力测试过程,对测出的数据进行分析总结,得出的一些有规律的结论:该类型斜拉桥的索力测试采用频率法是可行的;对于长度较短的拉索,必须考虑刚度对索力的影响。     

几何非线性对沪通公铁两用长江大桥的影响

在建的沪通公铁两用长江大桥是一座超大跨度、超大体量、超大活载的公铁两用斜拉桥。采用U.L空间非线性有限元分析方法,以主跨跨中挠度最大的活载工况为例,研究3种几何非线性效应对该桥的变形和受力状态的影响。结果表明,3种几何非线性对桥梁的变形和受力状态的综合影响最大达到12.60%(增大);3种几何非线性效应中,斜拉索的垂度效应对于桥梁变形和受力状态的影响最大,达到7.73%,超过了大位移效应和梁柱效应的综合影响;用Ernst公式修正拉索弹模考虑拉索垂度效应的影响时,可用恒载+活载线弹性分析得到的索力,得到的结果较准确而避免了迭代计算;若用恒载索力修正拉索的弹模,将成倍夸大垂度效应的影响,因而是不可行的。     

大跨度铁路斜拉桥换索方案设计与受力性能分析

由于斜拉索安全性病害和功能退化,斜拉桥在运营一定年限后需进行拉索更换。以某大跨双线铁路斜拉桥为工程背景,提出一种适用于铁路斜拉桥的斜拉索更换方案,该方案仅对出现病害的单根拉索进行拆除更换,无需中断桥上铁路行车。基于空间非线性有限元手段,计算拉索更换所致结构效应。结果表明,拉索更换会引起轻微的主梁线形不平顺和结构竖向刚度降低,桥面列车需作限速通行要求,换索状态下,桥梁各构件受力均满足规范要求,本文提出的换索方案是安全可行的。结合计算结果,针对换索方案的拉索张拉工艺和施工条件提出建议,以保证换索施工全过程的桥梁受力合理性。     

基于变形协调原理的多塔斜拉桥边塔纵向抗推刚度

为深入探寻多塔斜拉桥刚度特征,将斜拉索对桥塔的约束比作弹簧刚度的理念引入多塔斜拉体系。选取多塔斜拉桥的最典型形式——三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,并分析结构主要参数对桥塔纵向抗推刚度的影响。研究结果表明:对边塔非边跨施加均布荷载时,本文推导的塔顶偏位公式与有限元解之间的误差在7.8%以内。文中解的结果比有限元解偏大的主要原因是:文中公式解没有考虑斜拉索的垂度效应,均布荷载满布边塔非边跨时所产生的水平力实际上没有完全作用在边塔,有一部分消耗在拉索的垂度效应中。本文推导的边塔纵向抗推刚度公式可以较真实地反映多塔斜拉桥边塔的刚度特征,符合多塔斜拉桥概念设计的要求。     

北京市五环路斜拉桥的索力测试和分析

简述频率法测量斜拉桥索力的基本原理及测试方法,并分析影响测量精度的要素.提出了斜拉索等效计算长度的概念,介绍了标定索力动测仪、确定测量时间、计入锚头回缩等一系列减小测量误差的措施,保证了索力的测量结果.     

杭州湾跨海大桥北航道桥斜拉索减振研究

运用福斯(Foss)迭代法求解设置黏性剪切阻尼器(VSD)减振拉索的振动方程,得到复特征值和对数衰减率。以对数衰减率大于等于0.03为目标函数,对杭州湾跨海大桥北航道桥斜拉索减振用VSD进行优化设计,并对安装VSD的减振效果进行分析。结果表明:减振拉索的每阶模态均有对应的VSD最优插板面积,高阶模态的最优插板面积小于低阶模态,高阶模态的对数衰减率受插板面积的影响比低阶模态大;在不考虑其他因素条件下插板面积大于150cm2时便可有效抑制斜拉索的各种风致振动;高阶模态的最大对数衰减率所对应的温度高于低模态最大对数衰减率所对应的温度,低温时低阶模态的对数衰减率大于高阶模态的对数衰减率,温度较高时高阶模态的对数衰减率大于低阶模态的对数衰减率。杭州湾跨海大桥北航道桥斜拉索安装VSD后,对数衰减率从0.015～0.0196提高到0.03～0.11,有效地减小了斜拉索的各种风致振动,达到了减振效果及设计目标。     

钢桁梁斜拉桥成桥索力优化的实用算法

根据影响矩阵原理对斜拉桥3种成桥状态(塔直梁平状态、塔梁弯曲能量最小状态和塔直中跨梁平状态)索力进行计算。分析表明,塔直中跨梁平状态能更好地在保证索力分布均匀的同时使得塔梁变形趋于最小。在塔直中跨梁平状态的基础上,本文提出一种简单实用的成桥索力优化新算法,该算法可避免常规计算时大型单元内力矩阵的计算和提取,无需编程。利用该算法对某铁路钢桁梁斜拉桥进行分析计算,通过与设计成桥索力的比较,证明计算结果的准确性;同时,基于对称原则将索力求解模型进一步简化后,有限元分析时可省略主塔建模过程,仅以主梁、拉索为分析对象便可快速得到一组准确可靠的对称索力。实桥验算结果表明,当拉索布置关于主塔对称时,对于钢箱梁斜拉桥该算法也具有很好的适用性。     

刚性系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的适用性研究

针对刚性系杆拱桥的成桥吊杆索力优化问题,在综述常见的几种索力优化方法基础上,结合具体的工程实例,通过比较分析吊杆索力及其相应的系梁、拱肋弯矩,探讨这些方法在确定刚性系杆拱桥成桥吊杆优化索力上的适用性。研究结果表明：刚性支承连续梁法和零位移法不适用于此类系杆拱桥,内力平衡法和刚性吊杆法不适用于本文的工程实例;弯曲能量最小法和弯矩最小法适用于在初步设计阶段确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力;有约束的弯曲能量最小法适用于在施工图设计阶段和施工监控过程中确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力。