自锚式悬索桥主缆锚固区多尺度建模方法

针对传统精细模型在分析自锚式悬索桥主缆锚固区时存在局部结构边界条件难以模拟、分析结果失真区的范围难以定量确定、精细有限元试算工作量繁重等问题,引入多尺度建模思想,提出了采用弹性边界这一广义边界条件模拟局部结构复杂边界的解决思路,并进一步建立了适用于自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能研究的多尺度建模方法。例证结果与对比研究表明,采用界面连接方程控制的界面连接合理,多尺度模型计算结果精确、可靠,且不受失真区影响,无繁重的精细有限元试算工作,同时在建模速度和计算效率上与传统精细模型基本保持一致。     

基于长期监测数据的润扬大桥扁平钢箱梁温度分布特性

以润扬大桥悬索桥和斜拉桥的扁平钢箱梁为研究对象,采用假设检验方法对扁平钢箱梁长期温度监测结果进行了温度分布特性分析,重点研究了扁平钢箱梁的横向温差和竖向温差分布特征,在此基础上采用极值分析方法计算了扁平钢箱梁的温差标准值,建立了钢箱梁温差计算模型,并针对悬索桥和斜拉桥的温度分布模式建立了6种最不利横向温差计算模型.研究结果表明:润扬大桥悬索桥和斜拉桥底板的横向温差可忽略;悬索桥和斜拉桥钢箱梁对称轴位置受相同的竖向温差作用;悬索桥和斜拉桥顶板的横向温度分布差异较大.     

大跨度悬索桥温度效应监测与理论分析

依托重庆万州驸马长江大桥结构健康监测系统,介绍了连通管及压力变送器在大跨度悬索桥挠度监测中的应用情况,研究基于温度效应的大跨度悬索桥长期监测和评估,结果表明钢箱梁竖向变形和梁端纵向位移随环境温度发生较大变形,温度效应显著。此外,建立有限元模型进行大跨度悬索桥温度效应的理论分析,温度效应现场监测值与理论分析结果基本吻合,验证了连通管和压力变送器系统用于监测大跨度悬索桥温度效应的可靠性。     

长跨变坡连续钢箱梁顶推受力特性分析

依托荆山河特大桥工程，针对钢梁顶推施工中的结构受力及变形展开研究。应用数值模拟的手段，模拟顶推施工过程，分析该过程中各个节段模型的受力状态，重点分析钢箱梁在垫块、横向偏移、局部支撑等多参数影响下的局部受力性能，建立多尺度三维有限元模型，参数化分析钢箱梁结构的力学状态以及稳定性能，确定合理参数范围，明确横向纠偏阈值，控制纠偏频率，确保结构在成桥前后的安全可靠。     

分离式钢箱梁不同横梁构造方案计算和比选研究

分离式钢箱梁逐步在大跨度悬索桥和斜拉桥中得到应用。针对分离式钢箱梁的连接横梁相对薄弱、构造复杂等特殊性,采用有限元软件ANSYS建立空间有限元计算模型,研究对比不同横梁构造方案的详细受力情况。通过计算分析,掌握分离式钢箱梁受力性能,使结构处于安全的受力状态,从而达到优化设计的目的,为同类桥梁设计提供参考。     

自锚式钢箱梁悬索桥静力稳定性分析

为了解自锚式钢箱梁悬索桥的整体失稳模态和钢箱加劲梁的局部稳定性,以重庆鹅公岩轨道专用桥(主跨600m自锚式钢箱梁悬索桥)为背景,采用Abaqus软件建立全桥多尺度有限元模型(跨中段钢箱梁建立局部精细模型),采用弧长法进行非线性静力稳定承载力分析,研究该桥的整体稳定和局部稳定问题及其相互影响规律。结果表明:达到整体稳定极限荷载时,该桥跨中段钢箱梁发生明显的竖向和横向变形,全桥静力稳定极限状态由钢箱梁的整体稳定控制;整体稳定极限状态下,跨中段钢箱梁主要板件不会发生局部屈曲,中腹板局部发生屈服,其余板件仍处在弹性阶段,中腹板是钢箱梁局部稳定的控制部件。     

基于环境激励测试值的润扬悬索桥动力特性分析

桥梁结构自振特性分析是进行地震反应分析及风振分析的理论基础,系统而深入的认识桥梁结构的动力特性是十分重要的。通过以润扬南汊悬索桥为研究对象,分析了对其实施环境随机测试的过程及结果,并根据润扬南汊悬索桥的设计图纸用大型商业有限元软件ANSYS建立了悬索桥的三维有限元模型,对成桥后的动力特性进行计算,并与实测值进行了对比分析,结果比较吻合,为该桥进一步动力分析提供了理论基础。     

中央扣对大跨悬索桥动力特性的影响

基于ANSYS软件建立了润扬长江公路大桥南汊悬索桥的三维有限元计算模型,并采用子空间迭代法对其进行了自振特性分析,研究了刚性中央扣的多精度模拟技术及其对大跨度悬索桥动力特性的影响。研究结果表明,中央扣的不同精度模拟对该桥动力特性的影响很小;与跨中短吊索相比,中央扣的设置使得结构刚度有所增加,相应的各阶频率增大,但各类振型受影响的程度不同,其中以缆索振动为主的频率增加最为明显。研究结果为该桥的健康监测提供了必要的信息和研究基础。     

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。     

优化参数型大跨径悬索桥模型修正方法研究

基于传统参数型模型修正方法,通过将悬索桥主缆划分为多段,并将每段主缆的弹性模量均作为独立的模型修正参数,提出了一种针对大跨径悬索桥有限元模型修正的改进方法——优化参数型模型修正方法。首先,根据对拟定参数的灵敏度计算选定灵敏度较大的参数;然后,进行多次有限元计算求取参数灵敏度矩阵;最后,优化参数识别条件,识别模型修正参数值。依托世界第一大跨径分体式钢箱梁悬索桥——西堠门大桥,建立桥梁结构有限元模型,并采用优化参数型方法进行模型修正。结果表明:修正所得模型各测点误差均小于5%,模型整体和局部响应与桥梁实际状态十分吻合,该方法可推广应用于大跨径悬索桥的模型修正。     

基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟

提出了大跨斜拉桥索塔有限元模型的阶次误差、结构误差和参数误差的分层次修正方法。根据润扬斜拉桥索塔的设计图纸,在索塔有限元模型的阶次误差分析和结构误差分析基础上,确定了索塔单元划分的数目和梁柱节点刚域的计算参数。在此基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合索塔动力特性的测试结果对索塔的初始有限元模型进行了动力修正。模型修正与验证结果表明,索塔模型参数的修正必须考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束。修正后的润扬斜拉桥索塔模型能全面、正确地反映索塔结构的动力特性,可作为索塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

大跨度悬索桥非线性地震反应响应规律探讨

以简支单跨体系的润扬悬索桥和双塔双跨的舟山西侯门大桥为工程背景,建立了非线性动力分析有限元模型。以悬索桥的主要承重构件主缆与主塔的响应为研究对象,选取四类场地共31条地震波对不同类型悬索桥进行非线性地震反应分析。分析表明,悬索桥桥塔在不同地震作用下的位移曲线以及弯矩响应具有良好的一致性,与悬索桥桥型、地震震级无关;地震波中的长周期成分对具有长周期特性的悬索桥的结构响应有重要的影响;主缆动轴力比其恒载轴力小一个数量级,在结构的简化模型中可考虑忽略。     

悬索桥桥塔挂缆前后动态特性分析与测试

通过有限元分析和基于环境激励的模态试验分析,研究了润扬长江公路大桥南汊悬索桥挂缆前后桥塔的动态特性。在分析挂缆后桥塔动态特性时,将上部结构的作用转化为弹性约束,建立了等效模型进行分析,推导了主缆等效约束刚度的近似计算公式。结果表明:挂缆前后桥塔顺桥向动态特性变化较大,横桥向变化较小;等效有限元模型是合理的,悬索桥的振动可以分为2种体系运动,塔的振动特性可以单独取出进行分析。该结论为验证设计理论和后期维护提供了重要依据。     

自锚式悬索桥动力特性分析

对计算悬索桥特性的3种方法首先做以比较,在此基础上根据一座自锚式悬索桥———吉林松花江大桥的结构特点,在通用有限元分析软件ANSYS中建立了大桥的三维有限元动力计算模型:采用脊梁模式简化桥面系结构;对桥梁其他部位的模拟进行分析;计入了几何刚度。通过静力计算获得了调整悬索桥索力的方法和标准,而后对大桥的动力特性进行了计算分析,获得了大桥的自振频率和振型,最后按照4种不同工况做动力特性的对比计算和分析,总结了影响悬索桥动力特性的几种因素。     

联合模态柔度和静力位移的桥梁有限元模型修正方法

利用商用软件ANSYS提供的零阶和一阶优化算法,通过1个仿真简支梁有限元模型修正算例,比较了不同目标函数的有限元模型修正效果,提出了一种联合动力模态柔度和静力位移的有限元模型修正方法,并将这种方法运用于一座加固后的刚架拱桥的有限元模型修正,建立起了该桥加固后的基准有限元模型。结果表明:利用修正后的刚架拱桥有限元模型计算的静、动力特性与实测结果吻合良好,这种联合静、动力的有限元模型修正方法具有比较好的模型修正效果,修正后的桥梁有限元模型可以服务于桥梁健康监测和安全评估。     

润扬大桥施工专用设备的开发研制

跨缆吊机是悬索桥钢箱梁桥面单元提升安装的专用设备．主要有卷扬机提升式和液压提升式两种形式。通过对跨缆吊机工作条件和性能指标的分析。结合润扬大桥悬索桥钢箱梁吊装的实际情况以及对国外同类设备现状的分析研究．设计研制了适用范围广泛的全液压、模块式、集中控制的跨缆吊机。     

佛山市兴朗大桥主桥施工监控计算分析

介绍了佛山市兴朗大桥主桥施工监控方案和主桥的预拱度值计算。并用两种有限元软件分别建模进行对比分析,为兴朗大桥施工的顺利进行提供依据和保障。