基于CFD方法的大跨高墩刚构桥梁风荷载数值识别

针对峡谷地区典型特大跨高墩桥梁结构风荷载的不确定性问题,采用计算流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,对大跨变截面主梁和超高双柱薄壁桥墩的风荷载进行数值识别。研究不同气流攻角对主梁结构风荷载的影响、不同气流风偏角对超高薄壁墩风荷载的影响、考虑尾流干扰效应的双柱薄壁桥墩气动力变化过程。同时,从气流作用微观角度分析了气流对大跨高墩刚构桥梁结构风荷载的作用机理。通过数值计算,为设计人员进行大跨高墩桥梁风荷载的取值提供了参考,对目前我国相关桥梁设计规范的缺陷进行了有效的补充。     

连续刚构箱梁桥的剪力滞效应分析

根据一座单箱三室连续刚构组合桥梁,考虑桩-土相互作用分别建立了变截面三维梁单元和三维实体、板壳单元组合两种有限元模型,分析了桥梁在均布荷载和集中荷载作用下的剪力滞效应,并讨论了两种计算模型对动力特性的影响。结果表明,在均布荷载与集中荷载作用下箱梁的剪力滞效应明显不同,对于地震时程反应分析而言,采用变截面三维梁单元模型计算效率较高。所得的分析结果对指导这类桥梁的设计具有重要的工程实用价值。     

静载作用下桥梁结构受力分析

通过静载试验测量桥梁结构各控制截面在静荷载工况下的应力应变和变形,可判断桥梁的受力性能和工作状态。文中以高桥沟大桥为工程背景进行现场静载试验,分析计算4种荷载条件下各控制截面的结构应力和变形,数值计算结果和理论数据对比分析表明,施工过程中该桥结构符合规范要求,具有良好的受力性能。     

索吊桥梁静载试验安全布载及程序实现

传统的索吊桥梁静载试验方案设计存在计算繁琐、耗时较长以及加载方案需要优化的问题。此外,还易出现非控制截面加载效率超标,从而影响桥梁结构安全。结合多目标约束条件及优化布载设计,采用Python语言自主开发了索吊桥梁荷载试验车辆自动化布载程序(CSBVL),以一座系杆拱桥和一座自锚式悬索桥为算例对CSBVL程序进行验证。结果表明,程序计算结果在满足控制测试截面加载效率要求的基础上,可保证非控制截面的加载效率不超标;并依据不同重量的加载车辆计算出包含所有测试工况的优化布载方案,给出最佳的试验加载车辆总轴重,实现安全、快速、经济的荷载试验方案优化设计。     

基于数值风洞的拱桥风荷载研究

计算流体动力学方法可以解决复杂拱桥的三维绕流问题。以九堡大桥主桥为工程背景,通过数值模拟得出了大桥主梁的静力三分力系数以及空间拱肋的风荷载参数,最终分析得到该桥的风荷载响应及一类稳定安全系数,为复杂桥梁结构的抗风研究提供了参考。     

某三跨变截面连续箱梁桥荷载试验分析

桥梁静、动载试验作为验收荷载试验,在新建桥梁交(竣)工验收时采用,以确定桥梁能否交付正常使用。文中通过某三跨变截面连续箱梁桥荷载试验,分析了其整体受力状况,评价了其使用功能,为工程交(竣)工验收提供依据,也为桥梁运营监测提供基础数据。     

高墩大跨连续刚构桥梁的抗风抗震分析

以洛河大桥工程为背景,研究了高墩大跨连续刚构桥在风荷载和地震荷载作用下的桥梁动力反应。通过风洞试验对该桥风荷载作用下测压,测振试验以及计算地震力作用下的时程分析进一步明确该桥的实际受力状况。     

关于钢筋混凝土桥荷载试验中刚度取值讨论

对钢筋混凝土桥梁荷载试验检测过程中三种截面刚度取值方法全截面抗弯刚度、开裂截面抗弯刚度、开裂构件等效截面抗弯刚度进行了阐述,并分析了各种方法的优缺点。结合单梁静载试验工程实例,对这三种刚度取值方法进行了比较。建议在钢筋混凝土桥荷载试验检测过程中若混凝土尚未开裂采用全截面抗弯刚度,开裂则采用开裂构件等效截面抗弯刚度进行理论计算较为合理。     

哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法研究

以中承式钢管混凝土拱桥———江山市城中大桥为工程背景,对哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法进行研究,对于钢管混凝土拱肋的简化计算,目前常采用换算截面法和统一模量法,应用这两种方法分别建立平面有限元模型,同时,采用大型通用有限元程序,根据实际截面建立空间有限元模型,对这几种方法计算所得的理论值以及成桥荷载试验所得的实测值进行分析比较,为该类桥梁的计算提供参考。     

桥梁侧向风荷载简化计算方法

桥梁风荷载很复杂，在桥梁初步设计阶段没有必要进行精确地抖振分析，借助随机振动理论，考虑到脉动风荷载的背景和共振分量各自特点，在平均风荷载中引入系数计入背景分量，将风荷载简单化，以便在简单的设计或初步设计阶段计算桥梁风荷载。     

基于动静载试验的既有混凝土箱形拱桥承载力评估

本文以高洞子桥(60m装配式箱形拱桥)为工程背景,针对既有老旧桥梁的结构现状以及特点,在外观检查的基础上,采用静动载试验的方法对该桥承载力进行了评估。在试验工况下,对测试截面的挠度、应变、自振特性以及行车动力响应进行了探讨分析。试验结果表明:该结构在试验荷载作用下,各控制截面的实测挠度小于计算值,在设计荷载作用下刚度和承载能力,以及实测自振特性以及测试截面的行车动力响应满足设计和规范要求,结构承载力满足设计荷载等级的正常使用要求。最后结合外观检查结果对桥梁后续加固工作实施思路提出了针对性的建议,本文工作对同类桥梁的检测以及加固决策具有一定的参考意义。     

矮塔斜拉桥荷载试验方案分析

对制定矮塔斜拉桥的荷载试验方案进行了分析,以大广高速公路黄龙带特大桥为依托,建立有限元模型,分析矮塔斜拉桥的结构受力特性,确定荷载工况与试验截面,计算试验荷载大小与位置,对加载工况进行合并,依据理论计算制定合理的静动载试验方案。可为同类型的桥梁荷载试验提供参考。     

大跨度石油管道悬索桥风缆动力性能及优化研究

为了深入分析振型和频率对结构动力性能的影响,以某石油管道悬索桥工程为例,采用Midas Civil有限元软件通过改变风缆的倾角角度、矢跨比、风缆截面面积以及风拉索截面面积等参数,研究了这些参数对桥梁动力特性产生的影响,结果表明风缆倾角角度和风缆截面面积对结构影响最为显著;分析了风缆参数对运营阶段桥梁动力性能的影响,提出了风缆角度取15°～30°、矢跨比取1/15～1/16、风拉索间距10 m～20 m、风缆截面面积取0.85～1倍、风拉索面积取1倍、跨中风拉索长度1 m～3 m的设计参数推荐值范围;运用结构优化理论对某管道悬索桥的风缆进行了优化设计,得到相较原设计的最优参数为0.9倍的风缆截面面积、风拉索间距取10 m、风拉索截面面积不变、跨中风拉索长度取2 m。     

连续刚构桥的剪力滞效应分析

针对桥宽28m的单箱三室连续刚构组合桥梁,分别建立了考虑桩—土相互作用的变截面三维梁单元模型和三维实体、板壳组合模型,分析了桥梁在均布荷载和集中荷载作用下的剪力滞效应,并讨论了两种模型对动力特性的影响。结果表明,均布荷载与集中荷载作用下箱梁的剪力滞效应明显不同,对于地震时程反应分析而言,考虑桩—土相互作用的变截面三维梁单元可以满足工程要求,并具有计算效率高的特点。     

高墩连续刚构桥双悬臂状态等效风荷载的简化计算

基于高墩连续刚构桥双悬臂状态的特点及横桥向一阶振型,考虑平均风荷载与结构脉动风荷载背景响应及共振响应,给出了方便工程应用的计算墩底横桥向弯矩和剪力等效风荷载及风载内力的简化计算方法。为验证简化计算方法的精度,分别采用抖振频域分析方法及简化计算方法对2个典型算例进行了分析,并与现行规范静阵风系数的结果进行比较。结果表明:简化计算方法具有较好的精度,适于工程应用;若忽略脉动风共振响应的影响,对高墩桥梁其结果将偏小较多;高墩桥梁的桥墩风荷载很大,其对墩底风载内力的影响甚至可能超过主梁,应引起足够重视。     

磁流变式调谐液柱阻尼器对桥梁风致扭转振动的控制效果

采用Lagrange方程建立了磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)与桥梁单自由度扭转耦合结构的动力学模型,依据试验数据把磁流变液阻尼器简化成Bingham模型并采用等效线性化处理。在简谐荷载激励情况下,在时域和频域内优化了随输入电流值变化的4种截面MR-TLCD的参数;在随机风荷载激励情况下,进一步评估了优化后的MR-TLCD对桥梁风致扭转振动的控制效果。结果表明:这4种MR-TLCD都存在相应的最小平均动力放大系数比,且截面面积越大对应的最优电流值越大,平均动力放大系数比越小;扭转角位移峰值减小了43.9%,扭转加速度减小了41.1%。     

计入动力风荷载的船舶撞击桥梁动力响应研究

针对大风天气条件下船撞力与动力风荷载的耦合作用问题,基于船桥耦合分析算法编制了计算程序,并提出基于接触碰撞分析的船头刚度模型的确定方法,最后对一座连续刚构在船舶撞击力和风荷载的耦合作用下的桥梁响应进行了计算分析.结果表明,该船头刚度模型能较好地模拟船舶撞击力和桥梁结构响应;在不同的风荷载作用下,船撞力并没有显著改变,但桥梁位移和内力响应在不同风荷载作用下有增加的趋势,通过与无风工况的对比,墩顶位移增加最大比例为69.8％,墩顶弯矩增加最大比例为62.1％;而剪力受影响较小,墩底剪力增加最大比例为6.6％.当桥区风荷载作用较大时,有必要计入风荷载作用的影响.     

集中风载下桥梁连续模型随机抖振分析

连续模型和随机振动模论是计算桥梁风激抖振响应的常用方法，满足一定的条件时，还可以将风荷载简化为独立集中力模型，仍可以提供合理的响应计算结果，并且计算更加快速简单。     

韩江北桥主桥力学性能分析

应用大型有限元程序MIDAS/Civil,建立了韩江北桥主桥整体的空间有限元计算模型,根据钢管混凝土统一理论计算了各桥跨拱肋单元的截面特性,采用刚度、质量等效原则对复杂桥面板进行了简化模拟。依据桥梁设计规范要求对该桥梁成桥阶段的静力性能进行了详细计算。计算结果表明,当桥梁某跨上布置有汽车荷载时,其余各桥跨是否布置有汽车荷载,对该桥跨竖拱拱肋及桥面系横梁内力、变形结果影响较小。因此,在桥梁设计计算中,可大大减少作用效应组合的数量,在进行桥梁整体性能计算做作用效应最不利组合时,为简化设计计算,可仅考虑汽车荷载沿全桥各桥跨布置这一种典型情况参与组合即可计算得到足够精确的计算结果。本文计算结果已为韩江北桥主桥设计提供依据,并对同类桥梁结构设计也具有重要的参考价值。     

桥梁结构横桥向等效静阵风荷载计算程序设计

现阶段桥梁结构横桥向等效静阵风荷载计算过程需要不断查阅图纸与规范,且变截面结构的等效静阵风荷载计算量巨大,计算过程相当繁琐。为降低工程人员计算难度,提高计算效率,利用Python语言及PySide2开发了桥梁结构精细化横桥向等效静阵风荷载计算程序,该程序针对midas Civil结构模型中各单元具体尺寸及实际地形计算构件尺寸、构件基准高度等参数,进行横桥向等效静阵风荷载计算,无需大量翻阅设计资料数据、规范计算参数。针对某刚构桥对该程序进行应用,对比传统简化自主计算,效率提高了16.6倍,且准确性得到保障,实现了横桥向等效静阵风荷载加载的便捷性和高效性。