考虑非线性时变相关特性的支座纵向位移精细模拟方法

为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估,以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据,分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律,提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵向位移精细模拟方法;利用该方法计算支座纵向位移,并与实测数据及多元线性回归模型的模拟值进行对比。结果表明:在1 d内支座纵向位移与主梁温度之间具有较明显的非线性时变相关特性,相关特性曲线呈现出扁圆形的时滞特征;非线性时变系数回归模型的模拟结果与实测结果的变化趋势更为接近,其模拟结果与实测结果之间的绝对误差为10.5%,多元线性回归模型的模拟结果与实测结果之间的绝对误差为30.79%,非线性时变系数回归模型比多元线性回归模型具有更高的拟合精度。     

T构悬臂施工温度场的测定及对主梁变形的影响与控制

以重庆太洪长江特大桥引桥120 m+120 m T形刚构砼箱梁桥为工程背景,通过实测现场温度,采用Origin软件,利用最小二乘法拟合得到桥墩和主梁在日照温差下的温度分布模式;采用有限元仿真软件MIDAS/Civil分析桥墩和箱梁温度梯度对主梁变形的影响,并实测主梁在同一温度梯度作用下的标高变化,验证仿真模型的正确性和可靠性;针对温度梯度使主梁产生过大变形的问题,在施工立模时以实测温度梯度为基础,通过有限元计算温度梯度作用下主梁的变形并对立模标高进行修正,以精确控制主梁线形,使成桥线形与设计目标吻合。     

基于施工状态的斜拉桥温度梯度及温度效应研究

以某斜拉桥为实例,根据现场实测数据,考虑温度梯度影响,研究混凝土箱梁横向、竖向温度梯度及索塔横截面温度梯度,并计算索梁温度效应、主梁竖向温度梯度效应、索塔温度梯度效应对拉索索力、主梁竖向位移的影响。计算结果表明:索塔温度梯度、主梁温度梯度、索梁温差对主梁施工竖向位移、拉索索力张拉值影响较大,施工案例表明,在施工中考虑实测温差影响,进行温度修正,可有效提高施工精度。     

大跨预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

采用MIDAS/Civil建立某大跨预应力连续梁桥有限元模型,分析不同施工阶段荷载作用下桥梁位移和应力变化及施工过程中温度对主梁挠度的影响。结果表明,一个梁段施工完成后会影响前一个梁段标高,但各梁段控制偏差变化趋势大致相同;梁段悬臂越长,浇筑、张拉前后挠度越大;温度对悬臂梁段变形有很大影响,温度越高,悬臂竖向变形越大;大跨径连续梁桥悬臂施工时,预应力张拉产生的位移只能抵消一部分恒载位移;浇筑、张拉前后箱梁实测应力大多小于理论值,最大悬臂时梁段的预应力储备增大。     

大跨径钢桁梁斜拉桥主梁线形敏感性分析

以国内首座大跨度公路双塔双索面钢桁梁斜拉桥果子沟大桥为工程背景，运用MIDASCivil软件建立有限元模型，分析主梁自重、结构材料弹性模量、整体温度和局部温差对大桥主梁纵向位移及斜拉索内力的影响，所得结论对同类工程的设计和施工具有一定的指导价值。     

半飘浮体系斜拉桥荷载试验有限元分析影响因素研究

针对半飘浮体系斜拉桥荷载试验初始有限元模型计算值与实测值存在偏差的情况,以某独塔四索面斜拉桥为例,分别考虑桥面铺装、弹性模量和支座摩阻及3种因素组合影响对该桥初始模型进行修正,对比荷载试验实测值、初始模型及修正模型计算值,分析上述因素对有限元模型计算值的影响。结果表明:对于半飘浮体系斜拉桥,桥面铺装和弹性模量对有限元模型计算结果有一定的影响,支座摩阻的影响最大;考虑支座摩阻后,主梁应变及挠度校验系数分别提高了13%、21%,并解决了初始模型中出现的计算位移方向与实测方向相反的问题。同时考虑3种因素修正模型后,应变校验系数为0.77～0.96,挠度检验系数为0.97,主梁和桥塔纵向位移计算值也与实测值吻合良好。     

温度效应对大跨径PC斜拉桥主梁标高控制的影响研究

在大跨度混凝土斜拉桥施工控制中,影响其控制精度的参数相当多,温度变化对桥梁标高的影响最大,为研究温度对混凝土斜拉桥主梁标高控制的影响与对策,以某大跨径混凝土斜拉桥为工程背景,通过实测温度数据采用数值分析方法计算出主梁的轴向温度应变及曲率,代入有限元计算程序中,计算出温度对主梁标高的影响量,对比实测24 h内主梁标高随大气温度的变化,验证该方法的可行性.总结主梁顶板、中腹板、底板各测点的温度变化及主塔沿壁厚方向各温度测点的变化规律,对主梁及主塔温度测点进行优化,为数值分析方法中主梁及主塔截面网格优化提出建议.研究结果表明:采用数值分析方法计算温度对主梁标高的影响是可行的;对混凝土斜拉桥主梁、主塔温度测点进行优化,既能提高数值分析方法的计算效率又能简化测点布置.     

结构形式对悬索桥梁端位移响应的影响研究

为掌握悬索桥结构形式对桥梁动力响应的影响,以国内某交通线上的1 200 m双塔单跨悬索桥和658 m+1 688 m双塔双跨悬索桥为研究对象,通过对比梁端监测位移的温度相关性特征,探讨了结构形式对梁端低频位移的影响;采用短时傅里叶变换、小波分解及雨流计数方法,探讨了结构形式对梁端高频位移的影响;基于桥梁有限元模型,验证了基于监测位移数据分析结论的正确性与可靠性。分析结果表明,相同温度荷载作用下,悬索桥梁端温致位移变化幅度取决于主梁长度,位移～温度线性回归模型的斜率之比接近主梁长度之比;梁端纵向高频位移主要由车致强迫拟静态效应、车辆一阶动态效应及环境激励效应导致;悬索桥外伸悬吊跨将显著增大结构纵向刚度,导致主跨较大的双跨非对称悬吊体系的梁端高频位移幅度及累积行程小于主跨较小的单跨悬吊体系。     

温度场对斜拉桥施工过程力学行为的影响

研究了苏通长江公路大桥主桥在施工过程中温度变化对主梁位移变化、主塔位移变化、斜拉索索力变化的影响,并对这种影响的强度进行了判别,数据显示理论与实测吻合较好,从而验证了模拟温度场的合理性.研究表明随着悬臂梁段的伸长,温度效应对主梁位移变化的影响逐渐增大,而对斜拉索索力的影响变化不大,对现场施工控制中主梁安装标高的确定、索力测定时间选择有着很好的参考价值.     

基于车-桥耦合振动理论的移动荷载识别

提出了基于有限元模型修正的单车通过多梁式桥梁的移动荷载识别方法.首先采用Butterworth低通滤波器对现场采集到的24 h内所有过桥车辆产生的桥梁动位移信号进行滤波处理,提取静力响应极值,并严格按照车型进行分类统计;其次,对观测桥梁进行基于静力试验的有限元模型修正,建立能够反映桥梁真实状态的基准有限元模型;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的BDANS软件中的多梁式车-桥耦合振动模块,以车型为单位,依据该车型车辆在桥面横向移动时各主梁竖向位移响应分配关系,结合多梁式车-桥耦合振动模块以及实测车辆过桥时各主梁静力极值响应,识别出车辆在桥面行驶的横向位置,然后根据识别出的车辆横向行驶位置和实测桥梁响应识别出车质量.结果表明:该识别方法较为可靠,识别精度较高,能按照车型批量进行识别,可大规模处理交通荷载数据.     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应特性分析

以某连续刚构桥为研究对象,借助大型有限元程序,建立了考虑主梁-桥墩、主梁-桥墩-桩基以及主梁-桥墩-桩基-土层的3种不同有限元模型;基于反应谱法,对高墩连续刚构桥的地震响应进行了相应研究。结果表明:考虑主梁-桥墩的有限元模型的自振频率明显高于考虑主梁-桥墩-桩基-土层的;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,设计时应予以充分考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响相对较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,且对梁体横向位移影响较大,但对顺桥向位移影响较小。     

采用设缝双肢墩的多塔斜拉桥温度效应分析

对于塔梁墩固结的多塔斜拉桥刚构体系,为了适应其主梁因温度引起的纵向变形,并减小桥梁结构温度应力,提出新型设缝双肢墩桥墩形式。建立采用整体墩和设缝双肢墩的两种斜拉桥有限元计算模型,分析比较温度作用下,主梁、索塔的位移及主梁与塔墩应力,结果表明在不同的温度荷载组合下,设缝双肢墩多塔斜拉桥主梁和桥墩的位移及应力状况均优于整体墩斜拉桥。分析结果可给设缝双肢墩斜拉桥设计提供参考。     

大跨悬索桥梁端位移与温度的相关性研究及其应用

对润扬大桥悬索桥160d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38．8、37．4cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0．8cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。     

斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析

为提高斜塔有背索斜拉桥的施工控制精度,以阿勒泰市红墩路跨河桥为工程背景,采用有限元计算程序MIDAS Civil建立三维空间有限元模型,利用仿真分析方法对各设计参数的敏感性进行研究,分析了温度变化、结构自重、施工索力、主梁刚度等参数在成桥阶段对桥梁内力、线形及索力的影响规律.计算结果表明:温度变化对成桥索力影响较大;温度变化、施工索力误差对主梁线形、内力以及桥塔位移影响较大;结构自重对成桥状态有一定影响.通过修正主要设计参数,忽略次要设计参数,对红墩路跨河桥进行施工监控,所得成桥线形状况良好,误差在允许范围内.     

基于联合静动力修正的混凝土斜拉桥主梁挠度变化规律研究

针对混凝土斜拉桥服役期间主梁不断下挠的问题,该文基于修正模型分析大跨度混凝土斜拉桥服役期间主梁挠度变化规律。采用联合静动力的有限元模型修正方法,构造双目标优化问题,基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解,得到Pareto最优解集,从Pareto最优解集中找到协调最优解,从而实现有限元模型修正。模型修正后的静力位移和自振频率计算值与实测值吻合较好,能更好地反映结构的实际工作状态。在此基础上,结合主梁线形历年监测数据,分析不同徐变模式及拉索松弛效应等时变因素对主梁线形的影响,分析结果表明：采用CEB-FIP 2010徐变模式计算的挠度与实测挠度更加接近。中跨跨中下挠量最大,服役20年下挠量约为270 mm;主梁跨中挠度前5年平均增长率达33 mm/年,前5年挠度约占前40年的50%,后期主梁下挠趋于平缓。     

合龙及体系转换顺序对预应力连续梁桥的影响研究

以吉安庐陵大桥为例,采用有限元分析软件对八种合龙及体系转换方案进行数值模拟,计算了不同方案合龙后的主梁竖向位移、箱梁应力、主梁次内力,结合施工监控实测应力数据,探讨了不同的合龙及体系转换顺序对该桥梁的位移和应力及次内力的影响,得出宜采用推荐方案作为合龙及体系转换方案,有关经验可供相关专业人员参考。     

箱梁设计中对剪力滞的考虑

本通过箱梁板壳模型的精确分析，探讨梁式桥梁箱梁设计过程中其剪力滞效应对主梁法向应力的影响，相应提出设计中可近似按联邦德国DIN1073规范中对梁缘有效宽度预以考虑，同时模型的有限元分析提出剪力滞对主梁竖向位移无明显影响，故不应按梁缘有效宽度再预折减。     

混凝土斜拉桥动力有限元建模与模型修正

为建立准确可靠的混凝土斜拉桥动力基准有限元模型,对1座大比例(1∶15)Ⅱ形截面主梁混凝土斜拉桥试验模型进行了模态测试,分别采用单主梁模式、三主梁模式、梁壳模式和实体模式建立了斜拉桥的初始动力有限元模型;以实测数据为依据,采用基于灵敏度的模型修正技术分别对以上初始有限元模型进行了修正,将修正前后的动力特性计算值与实测数据进行对比,讨论了不同模式建模方法的计算精度和模型修正效果,以及有限元建模的误差来源和模型修正的相关问题.结果表明:初始有限元模型计算误差主要是由建模误差和参数误差引起的;梁单元模型在建模方面有局限性,应根据不同的结构特点和分析目标建立相应的有限元模型;模型修正应与试验相结合,对引起有限元模型计算误差的各种因素进行全面的考虑,正确处理,才能得到符合实际的基准有限元模型.     

混凝土斜拉桥长期性能试验

以广东省惠州市合生大桥为工程背景,现场制作了1∶15的大比例预应力混凝土斜拉桥模型,进行了混凝土斜拉桥模型和混凝土棱柱体试件的徐变试验。基于混凝土棱柱体试件数据,得到了可用于有限元分析的徐变系数计算公式,并建立了考虑体表比的修正模型。结果表明:边跨支座反力基本不变;主跨支座和辅助墩支座的反力随时间呈增加趋势;实测徐变应变在(55~85)×10-6范围内;主梁最大徐变位移3.0 mm;桥塔收缩徐变引起的主梁位移占总位移的30%~60%;主跨的2对尾索索力变化最大,下降约6.5%;用修正模型对模型桥进行分析,其应变、位移、索力等的计算结果与实测数据吻合较好,具有良好的适用性。     

西堠门大桥强风特性、位移和桥面压力实测研究

利用现场实测方法对西堠门大桥桥址区脉动风场特性、主梁位移以及主梁断面压力等进行研究,经对实测数据的统计分析,得到平均风速、平均攻角、紊流强度、阵风因子、紊流功率谱密度等强风特性,得到了主梁实时位移和桥梁的动力特性,并通过测压方法得到主梁断面的脉动压力值及压力谱值等.