斜交空心板桥基频计算与试验

现行JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》(简称"通规")中计算桥梁结构的冲击系数时,根据结构的基频应用统计公式计算,不区分正交桥与斜交桥。由于斜交桥的受力特性明显不同于正交桥,采用同一公式计算,结果与实际情况不符合。该文以某简支斜交空心板桥为背景,在有限元动力分析和现场试验研究的基础上,提出斜交空心板桥的基频计算公式。分析表明:桥梁基频值随斜交角度的增大而增加,在斜交角小于20°时,斜交桥基频值与正桥相近;当斜交角大于20°时,正桥与斜桥的基频差异明显,由基频计算的桥梁冲击系数相差较大,这在斜桥设计时必须引起重视。     

多片斜交T梁横向分布研究

斜交梁桥由于斜交角度的影响,使得斜交梁桥的受力较为复杂,现行对斜交桥横向分布的计算依然沿用正梁桥的计算方法,这种算法显然不适合斜交桥的受力特点。利用ANSYS软件,通过对不同斜交角的多片式T梁桥横向分布进行计算分析,得出多片斜交T梁桥的横向分布规律,为该类桥的设计和施工提供参考依据。     

某斜交空心板梁桥荷载试验空间效应分析

该文运用大型分析软件MIDAS/FEA建立三维有限元模型,对斜交板桥与正交板桥进行对比分析,通过实桥荷载试验验证了斜交板桥由于弯扭耦合作用,导致了板桥跨中弯矩折减,其跨中的挠度变形和应变变形都比正交板桥小,且由于斜交角度的影响,斜交板桥的振动基频和模态也有别于正交板桥。     

混凝土弯斜梁桥双向规则性参数判别和抗震近似计算方法

从抗震设计反应谱理论角度,通过改变地震动的输入方向,引入抗侧力桥墩的相对墩底剪力比参数来判别混凝土弯斜梁桥的横桥向和纵桥向规则性,探讨了圆心角、曲线半径、跨径、跨宽比和跨高比等结构参数变化对混凝土曲线梁桥双向规则性地震行为的影响规律,以及斜交角、跨径、跨宽比和支承刚度等主要结构参数变化对混凝土斜交箱梁桥双向规则性地震行为的影响规律,由此建立了混凝土曲线梁桥和斜交箱梁桥双向规则性参数化的划分标准。并通过回归分析,提出了E1水平地震作用下适用于严格规则和近似规则混凝土弯斜梁桥地震力的近似计算方法。算例验证表明,抗震近似计算方法结果具有较高的精度。     

中承式斜拱曲梁组合桥动力特性参数研究

中承式斜拱曲梁组合桥国内类似工程不多，但随着对桥梁景观性的追求，在实际设计中越来越多地被采用，但是关于这一桥型动力特性的研究较少。基于这一现状，以海丝人行景观天桥（26+36+55+22）m为工程背景，采用Midas Civil建立全桥空间有限元模型对其基本动力特性进行分析，研究了二期恒载集度、构件刚度、几何参数和边界条件等关键结构参数对桥跨结构动力特性的影响规律。结果表明：该桥基频为1.53 Hz，对应振型为一阶正对称拱肋侧倾；前10阶自振频率随二期恒载集度增大而减小；主梁刚度对各阶振型频率的影响明显大于拱肋刚度；减小矢跨比可显著提高拱肋侧倾与拱肋弯扭振型频率；拱肋倾角（10°～30°）与曲梁曲率半径（40～80 m）对结构各自振频率影响有限，相应频率变化率不超过5%；主梁与主墩之间弯扭耦合约束可显著提高前5阶振型频率。     

双拱塔斜拉桥动力特性参数分析

为研究双拱塔斜拉桥结构参数对桥梁动力特性的影响,以武汉科技三路桥为工程背景,基于Midas/Civil平台建立主桥空间有限元模型,采用多重Ritz向量法进行动力特性计算,分析了有无横撑、有无纵向拉索、结构自重、结构刚度、矢跨比等参数变化对该桥动力特性的影响。结果表明,该桥主要振型依次为拱塔扭转、主梁竖弯、主梁横弯振型。横撑对拱塔扭转振型频率影响较大;纵向拉索对各阶振型无影响;主梁自重对主梁竖弯、横弯振型频率影响显著,拱塔自重对拱塔扭转频率影响显著;拉索自重对各阶振型频率影响较小;结构刚度对各阶振型影响与结构自重影响相同;矢跨比对拱塔扭转振型频率影响较大。     

对桥梁抗风规范斜拉桥基频近似公式的改进

其于理论推导与国内外大跨度斜拉桥实桥分析统计资料,拟合出了形式更加简单、而且具有较高精度的斜拉桥基频(一阶竖弯和扭转)估算公式。与现行规范公式比较,推荐一阶竖弯频率估算公式不仅估算精度高,而且在表达形式上与扭频估算公式相统一,更能体现出结构竖弯频率与扭转基频这二者之间的内在联系,是对桥梁抗风规范基频近似公式的一次极好的改进。与国内外诸多大桥有限元动力分析对比结果表明,推荐公式对400m以上跨径的双塔斜拉桥动力分析具有较强的实用性和准确性,能更好地指导工程实践。     

异形连续梁桥振动频率修正

基于弯曲振动方程,建立三跨连续梁无阻尼有限元模型,并在该有限元计算模型基础上考虑结构阻尼比建立异形连续梁桥有限元模型,得出异形连续梁桥中斜交角度、跨径比对振动频率的影响。针对斜交角度、跨径比对结构频率的影响作用,在规范的频率计算方法基础上,建立异形连续梁桥振动频率的修正公式。     

设缝墩多塔斜拉桥动力特性分析

设缝墩多塔斜拉桥是一种新的结构体系。建立设缝墩和整体墩斜拉桥有限元模型,分析比较两个模型自振频率与振型。结果表明,两个模型的一阶振型相同,均为主梁反对称竖弯+塔墩反向纵弯+纵飘;设缝墩斜拉桥相比整体墩斜拉桥模型,其基频降低16%,说明设缝墩多塔斜拉桥纵向柔度明显增大,适应纵向变形,有利于结构抗震和温度作用。     

三跨系杆拱桥的自振特性分析

以一个60 m+120 m+60 m的三跨系杆拱桥为基本模型,运用大型结构有限元分析软件ANSYS12为其建立了有限元分析模型,并且使用模态分析的方法对桥梁上部结构进行分析,计算出桥梁前20阶的自振频率以及周期,并在此基础上得出桥梁成型状态的振型图。通过分析振型图特点得到三跨系杆拱桥的自振特征,所得结论可为三跨系杆拱桥设计及抗震分析提供相关依据。     

洪湾水道主航道桥荷载试验有限元分析

以广东珠海洪湾水道主航道桥为工程背景,通过Midas/Civil软件对桥梁进行建模,以此为基础,对桥梁进行内力计算和自振特性分析。结果表明：最大主梁应力在跨中附近,距3^#桥塔约218m,最大值为58.6MPa;主梁最大竖向位移发生在跨中截面,为0.429m;两个桥塔的最大弯矩均发生在桥塔根部,4^#桥塔最大弯矩为136 795 kN·m, 3^#桥塔最大弯矩为135 659 kN·m; 4^#和3^#桥塔的最大顺桥向偏移分别为0.159m和0.148m。桥梁第1阶振型为主梁纵飘+主梁一阶反对称竖弯,前9阶振型以主梁纵飘、竖弯和橫弯为主,未出现主梁扭转和桥塔弯曲模态。     

斜连续箱梁桥结构动力特性分析

以某三跨斜连续箱梁桥为工程背景,采用实体单元模型和空间梁单元鱼刺骨模型进行结构动力分析,探讨了结构自振频率和振型随斜度变化规律,并通过桥梁荷载试验进行对比分析。建议在宽斜箱梁桥的模态试验中采用在箱梁两侧均布置传感器的试验方法,以求获得更为准确的结构振动试验数据。     

B型斜连续箱梁桥结构动力试验分析研究

以某三跨斜连续箱梁桥为工程背景，采用实体单元模型和空间梁单元鱼刺骨模型进行结构动力分析，探讨了结构自振频率和振型随斜度变化规律，并通过桥梁荷载试验进行对比分析，结果表明实体单元模型计算结果更为可靠。根据实体模型振型，建议在宽斜箱梁桥的模态试验中，采用在箱梁两侧均布置传感器的试验方法，以求获得更为准确的结构振动试验数据。     

高墩大跨连续刚构桥的动载试验研究

以云南昌宁至永平公路昌宁县城～四季利河段某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,论述了该桥的动载试验内容与方法,并对试验结果进行了分析,结果表明:该桥振型正常,未出现变异,前三阶竖向弯曲自振频率实测值分别为0. 586Hz、0. 986Hz和1. 343Hz,与计算自振频率的比值介于0. 99～1. 03之间,说明该桥刚度基本正常,但存在导致刚度降低的损伤或病害。该桥第一阶竖向振型的阻尼比为0. 017,小于0. 05,在同类桥梁中处于正常范围;在无障碍跑车4个工况下,该桥冲击系数为0. 04～0. 10,动加速度为0. 038～0. 153m/s2,可满足行车舒适性要求,冲击系数、动加速度均与车速无明显的正相关性,动加速度与冲击系数之间也无明显的正相关性;在刹车动荷载作用下,该桥的动力加速度大于无障碍跑车。     

抗风缆对大跨悬索桥动力特性的影响

为了研究抗风缆在大跨悬索桥抗风措施中的应用,基于ANSYS软件建立了新疆赛吾迭格尔桥的有限元模型,研究了改变抗风缆拉杆与水平方向夹角、抗风缆拉杆长度、抗风缆张力的不同形式抗风缆对桥梁动力特性的影响及抗风缆与其他措施的联合应用。通过研究分析表明,抗风缆的应用使结构刚度有所增加,相应的各阶振型频率增加;因所选择抗风缆形式的不同,各类振型受影响的程度不同,其中1阶反对称竖弯的频率增加最为明显;抗风缆角度对于桥梁竖弯振型影响明显;拉杆长度对于桥梁动力特性影响不显著,抗风缆的张力对扭转振型控制明显;缆内张力越大,对侧弯、竖弯和扭转频率的影响也越大。     

PC连续T梁桥动力特性分析

为研究不同结构参数对PC连续T梁桥动力特性的影响,以某工程PC连续T梁桥为研究对象,现场实测该桥的振动基频,应用ANSYS软件建立实桥有限元模型,并分析该桥的动力特性。分别研究了不同建模方法、护栏、横隔梁布置和支座横向约束对PC连续T梁桥动力特性的影响。研究结果表明:护栏可以提高PC连续T梁桥的抗扭刚度和抗弯刚度,且对抗扭刚度的影响大于对横向抗弯刚度的影响,用质量单元建立护栏模型,反而使桥梁抗扭刚度下降;端横梁可以提高横向抗弯刚度;随着中横隔梁数量的增加,PC连续T梁桥的基频增大,抗扭刚度增强;增加支座横向约束可以有效提高PC连续T梁桥的抗扭刚度和横向抗弯刚度,并且中间支座横向约束效果比端部支座横向约束效果更好。     

基于梁格法对斜交箱梁桥的有限元分析

通过有限元分析软件Midas/Civil,分别对斜交角为15°、30°、45°的两跨预应力混凝土连续箱梁桥的成桥状态进行研究,并同时采用正交梁格法和斜交梁格法做进一步的有限元分析,将两种方法计算得到的反力、位移、内力结果进行了比较,结果表明:随着斜交角度的增大,钝角处的支点反力也在增大,锐角处反而在变小,此时要提高钝角处箱梁的强度,增加配筋;纵梁弯矩峰值逐渐减小,但横向弯矩逐渐增大,此时应当加强横向配筋;采用正交梁格模型时的各纵梁的弯矩峰值相比斜交梁格就越小,正交梁格的优势越明显。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

考虑双向碰撞的斜交桥抗震性能分析

地震作用下,采用板式橡胶支座的斜交桥易产生滑移,导致主梁发生较大的位移,并与桥台和横桥向挡块发生碰撞。为分析公路斜交桥碰撞作用机理及其影响因素,对一座三跨连续斜交桥进行非线性时程分析,考虑了不同斜交角(取值0°～60°)和横向挡块间距等因素,分析了纵、横桥向不同碰撞模型及其设计参数对桥梁地震响应的影响。结果表明:斜交桥在纵、横桥向的碰撞作用是主梁发生转动的主要因素;该文采用的弹塑性碰撞模型能较好地反映斜交桥地震响应的不规则性;挡块间距的改变会增加桥台处不均匀碰撞现象,显著影响斜交桥碰撞效应,可通过选择合理挡块初始间距来降低地震损伤。     

斜拉-连续协作体系桥梁的静动力特性研究

主跨采用斜拉桥体系,边跨采用连续结构的斜拉-连续协作体系桥梁近年来在中国得以推广应用。该文以某实际工程为依托,采用Midas/Civil软件建立结构有限元模型,对该桥进行静力、动力特性分析,得到该体系桥梁的内力、变形、自振频率及振型结果。研究结果表明:斜拉-连续协作体系桥梁是一种介于柔性与刚性之间的桥梁,其弯矩分布类似连续刚构桥,跨中正弯矩仅为支点负弯矩的9%,主跨变形类似斜拉桥,主梁面内稳定性超出斜拉桥最小安全度49.2%。该桥1阶振型周期仅为等跨径斜拉桥的55%,其自振振型存在相邻频率接近,模态较为密集的特点。