鹅公岩大桥动力特性分析

以重庆市鹅公岩大桥为工程案例,对大跨径自锚式悬索桥的动力特性进行研究。基于MIDAS/CIVIL软件建立全桥有限元模型,采用非线性有限元与子空间迭代相结合的方法,具体分析矢跨比、边中跨比、构件刚度以及服役期荷载集度、温差等参数对600m跨径的自锚式悬索桥动力特性的影响规律。研究结果表明:成桥状态下,结构基频为0.103 1 Hz,加劲梁纵飘振型起主导作用;矢跨比的改变使多阶模态的频率受到影响,其中,加劲梁振动受到的影响最为显著;边中跨比主要影响结构的竖向振动,减小边中跨比有利于提高结构的整体刚度;主缆抗拉刚度对频率的影响较小,反之,主梁抗弯刚度对结构的竖向及横向频率的影响较为显著;桥梁服役期间,模态频率受恒载集度、温差因素的影响不可忽略。     

多塔自锚式悬索桥竖弯基频简化计算

以多塔自锚式悬索桥为研究对象,基于能量原理,忽略影响悬索桥基频的次要因素,应用Rayleigh法推导了3塔自锚式悬索桥1阶反对称和正对称竖弯振型频率的简化计算公式,并以数值分析结果对比验证了简化公式的准确性。     

单肋斜撑钢管混凝土拱桥动力特性分析

单肋斜撑钢管混凝土拱桥是近年来出现的一种新型桥梁,以广梧高速双凤至平台段K111＋495跨线桥为例,采用ANSYS有限元软件,对该桥的振动频率及振型进行了分析,讨论了拱肋抗压、抗弯刚度对其动力特性的影响,并就行人舒适性问题进行了探讨．结果表明：该桥面外刚度相对较小,在桥梁振动中首先出现拱肋面外对称侧弯,桥梁前10阶振型中有4阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥梁的扭转频率出现在第5阶,说明结构的抗扭刚度较大,容易满足刚度要求;改变拱肋抗压刚度对于桥梁各阶振型频率影响极小,而改变拱肋抗弯刚度则对各阶振型频率有一定的影响;但拱肋抗弯、抗压刚度的变化均不会影响该桥的振型;本桥的一阶竖向频率为2．111Hz,舒适性指标不满足国际上CEB（1993）,SIA（1989）,“立体横断施设技术基准·同解说”（1979）,对行人舒适性有一定的影响,值得注意．     

双索悬索桥自振特性分析

以黄河大峡水库下游某双索悬索桥为工程背景,引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对其自振特性进行了分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明了该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行了对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据.     

连续超大跨悬索桥的刚度特征

为了解不同结构参数对连续超大跨悬索桥的影响,对重力刚度法进行了推广,研究了连续超大跨悬索桥体系的静力刚度特征．考虑主塔抗弯刚度和主缆弹性伸长,导出了多跨悬索桥挠度的计算公式,探讨了悬索桥跨数对重力刚度分布和最大挠度的影响,以及中间塔抗弯刚度对挠度的影响．结果表明,跨数和中间塔抗弯刚度对连续超大跨悬索桥的重力刚度和最大挠度有显著影响．     

自锚式独塔悬索桥竖向弯曲振动基频估算公式

为方便计算自锚式独塔悬索桥的竖向自振频率,以塔梁支承体系的独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用能量法,推导了该体系的竖向弯曲振动频率公式,最后对此公式可行性进行了算例验证。研究结果表明:文中所推导解析解的竖弯基频计算值与文献解之间的误差能满足初步设计阶段要求;该公式可用于该体系在初步概念设计中选择合理的结构计算参数。     

基于振动法的拉索抗弯刚度及拉力实用估算公式研究

用振动法测拉索拉力时,不可忽略拉索抗弯刚度对中、短索测试结果的影响,但工程实践中难以确定拉索的抗弯刚度。采用曲线拟合方法,提出了由低阶频率估算拉索抗弯刚度及拉力的实用估算公式;用实用估算公式验算了被检验拉索的抗弯刚度及拉力,对比分析了实用估算公式与目前常用公式的拉力估算结果。研究表明:在拉力估算上,实用估算公式的计算精度在2%以内,与常用公式相同;在抗弯刚度估算上,当0≤ξ210,实用估算公式计算精度在2%以内;实用估算公式对抗弯刚度和拉力的识别精度满足工程实践要求。     

双塔自锚式钢箱梁悬索桥自振特性研究

以韩土公路二号桥梁为工程背景,对双塔自锚式钢箱梁悬索桥的自振特性进行计算分析研究,利用ANSYS有限元分析软件建立全桥三维模型,计算出前20阶自振频率及振型。计算结果表明,主缆直接锚固在正交异性钢箱梁桥面上,与地锚式悬索桥及传统桥面相比,其自振特性存在很大差异。该桥型具有频谱密布、整体刚度较低、固有周期较长、在振动过程中具有振动一体化的特性。     

南京江心洲大桥吊索张拉施工控制研究

自锚式悬索桥体系转换过程中的吊索张拉是最复杂的施工工序,也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。结合实际工程对自锚式悬索桥吊索张拉进行了理论分析,并采用有限元分析软件ANSYS进行了吊索张拉的施工计算。分析张拉过程中各吊索的受力状态、鞍座位移、塔顶变形等,确定了合理的吊索张拉方案并应用于工程实践。     

混合梁-塔斜拉桥力学特性及参数敏感性

以海东大道1号桥工程为对象,基于有限元软件Midas Civil,研究其力学特性,选取斜拉索初张力、混凝土梁刚度、混凝土梁容重和钢梁容重等四个参数进行敏感性分析,确定影响施工成桥状态结构线形和受力的主要参数.研究表明:几何非线性对混合梁—塔斜拉桥变形影响较大,考虑几何非线性时,该斜拉桥主梁挠度和塔顶偏位分别增大了26.5%和45.8%;受桩土相互作用的影响,结构多维耦合振型增多,对应阶数的频率值减小,结构一阶振型表现为索塔横弯,主梁竖弯振动则以钢结构为主;斜拉索张拉力对混合梁—塔斜拉桥施工成桥阶段力学性能的影响最大.     

双塔简支梁悬索桥动力特性影响因素分析

以某双塔简支钢桁加劲梁悬索桥为研究背景,运用Midas/Civil有限元软件建立桥梁空间模型,分别对不同中央扣、主桁架弦杆灌注砼、温度、桥塔刚度条件下的悬索桥进行自振特性分析,得出以下结论:(1)中央扣能有效增强桥梁结构的自振频率和整体刚度;(2)主桁架弦杆内灌砼能小幅增强桥梁结构中竖弯和横弯的基频,而主桁架弦杆无灌砼能增大扭弯频比,提升桥梁的抗风性能;(3)悬索桥的自振频率与整体刚度随着温度升高逐渐减小;(4)桥塔刚度仅对纵飘振型的影响较明显,纵飘频率随着桥塔刚度的增大逐渐变大。     

混凝土自锚式悬索桥静力非线性稳定分析

介绍了同时考虑几何非线性和材料非线性的悬索桥非线性稳定分析方法,对国内某大跨混凝土自锚式悬索桥稳定性进行分析,讨论几何非线性和材料非线性对结构稳定性的影响,并研究混凝土收缩徐变、主梁配筋率以及不同加载工况等因素对受力悬索桥极限承载力的影响.分析表明,对于中等及以上跨度自锚式悬索桥,只有充分并合理考虑材料非线性才能对结构的稳定做出正确科学的评估.     

自锚式悬索桥主梁挠度非线性随机静力分析

采用响应面法对自锚式悬索桥主梁主跨中点挠度进行非线性随机静力分析,考察自锚式悬索桥主跨中点挠度随结构材料、几何尺寸及外荷载等不确定性因素的变异而发生变化的规律.有限元分析模型中考虑了主缆几何非线性及主梁P-Δ效应等的非线性行为.自锚式悬索桥结构主缆的面积、弹性模量以及主梁的面积的变异对主梁主跨中点挠度影响最为显著,在外部车辆荷载中不同车辆轴重的变异对主跨中点影响程度不尽相同.     

基于ANSYS的悬索桥空间主缆扭转问题计算方法研究

自锚式悬索桥在体系转换过程中,通过对吊杆在垂直于纵桥向的竖平面中进行张拉并锚固于加劲梁上,从而形成空间主缆自锚式悬索桥结构。因主缆和吊杆形成空间索系,很大程度上减小了此类结构在横桥向荷载作用下的内力和位移。但是,该种桥型的主缆在由空缆时的平面状态转变为成桥时的空间状态过程中会产生扭转变形。基于此,在主缆索夹安装前应正确给定其安装预偏角,从而避免索夹在成桥状态下扭转破坏。但应注意到,在ANSYS等软件中,主缆一般是用杆单元进行模拟,无法通过计算获取主缆的扭转角度。以杭州某空间主缆自锚式悬索桥为研究背景,提出在ANSYS中对梁单元的部分参数进行特殊取值来模拟主缆,计算主缆的扭转角。理论分析表明,将梁单元抗弯刚度取合理的较小值时,其受力特点便接近于索单元。最后,对某空间主缆自锚式悬索桥的缩尺相似模型进行数值模拟,得到了该模型主缆在吊杆横向张力下扭转角度的数值计算结果。从而在一定程度上解决了运用通用有限元软件计算悬索桥主缆扭转角度这一难题。     

悬索桥动力特性及锚固形式对比分析

基于有限元软件Midas,建立了自锚式悬索桥动力特性分析三维数值模型,采用子空间迭代法对模型进行非线性行为动力特性计算分析,并与相应跨径的地锚式悬索桥进行对比。计算结果表明,边界自由度约束数目、约束方式等边界条件会对自锚式悬索桥自振频率产生明显影响。     

混凝土自锚式悬索桥吊索张拉方案与控制研究

混凝土自锚式悬索桥吊索张拉是其体系转换过程中最复杂的施工工艺,也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。结合实际工程采用有限元分析软件Midas/Civil对混凝土自锚式悬索桥吊索张拉进行了理论分析,研究了张拉过程中吊索的力学特性,并提出了施工过程中如何控制主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍顶推量和吊索力,大幅度地提高张拉的效率精度,为此后同类桥梁施工提供参考。     

预应力混凝土箱梁自锚式悬索桥体系转换施工技术

自锚式悬索桥体系转换是整个施工过程中最为重要的一环,影响到主梁、主塔、主缆及吊索的内力控制。通过实例分析,简要阐述了预应力混凝土箱梁自锚式悬索桥体系转换施工工艺、所用到的小型辅助机具等。     

自锚式悬索桥收缩徐变效应分析

由于自锚式悬索桥的主缆是锚固在加劲梁上的,采用钢筋砼或预应力砼构件的自锚式悬索桥,加劲梁和桥塔的收缩、徐变必然引起主缆和吊索的内力变化,从而导致结构内力和支点反力的重分布以及结构线形的变化,在结构设计时必须考虑砼收缩徐变的影响.采用初应变法推导出考虑砼加荷龄期的结构收缩徐变效应分析的有限元表达式,用FORTRAN语言编写了计算机程序,并以广东佛山平胜大桥为例,进行结构成桥后的收缩徐变效应分析,研究砼收缩徐变效应对自锚式悬索桥结构的影响.     

预应力外包钢混凝土矩型梁抗弯承载力计算公式

外包钢混凝土结构具有构造简单、连接方便、使用灵活、承载力高及延性好等优点,但作为受弯构件,其抗裂性能及抗弯刚度等优势不是很明显。对其施加预应力,形成预应力外包钢混凝土结构,可以进一步提高构件的承载能力,增加其抗弯刚度,提高其抗裂性能,增加其耐久性。分析预应力外包钢混凝土矩型受弯构件结构及受力特点,以外包钢屈服、受压混凝土是否达到极限应变值及预应力钢筋是否屈服为条件,将预应力外包钢混凝土受弯构件的破坏模式归纳为四种,给出其相应抗弯承载力理论计算公式。     

自锚式悬索桥收缩徐变效应分析

由于自锚式悬索桥的主缆是锚固在加劲梁上的,采用钢筋砼或预应力砼构件的自锚式悬索桥,加劲梁和桥塔的收缩、徐变必然引起主缆和吊索的内力变化,从而导致结构内力和支点反力的重分布以及结构线形的变化,在结构设计时必须考虑砼收缩徐变的影响.采用初应变法推导出考虑砼加荷龄期的结构收缩徐变效应分析的有限元表达式,用FORTRAN语言编写了计算机程序,并以广东佛山平胜大桥为例,进行结构成桥后的收缩徐变效应分析,研究砼收缩徐变效应对自锚式悬索桥结构的影响.