大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响研究

为了研究大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响,以泸州市长江六桥(邻玉)为工程背景,基于车-桥耦合振动分析方法,开展研究并分析得到风-车-桥耦合体系中梁、索、塔等构件刚度对结构抗风性能的影响。研究表明:桥梁的横向风振响应与主梁的横向刚度和桥塔横向刚度密切相关,与拉索刚度基本上无关;桥梁的竖向风振响应与主梁的竖向刚度和拉索刚度密切相关,其中,拉索刚度的影响更为显著。     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力性能的影响分析

桥梁的振动特性是分析结构动荷载行为的基础,它能体现结构的质量分布情况及抵抗弹性变形的能力,是吊桥分析振动响应、抗风与抗震设计的基础。以唐山湾跨海大桥为工程背景,利用有限元分析软件Midas/Civi对影响自锚式悬索桥动力性能的结构参数进行模拟分析。认为:(1)垂跨比及主缆抗拉刚度对反对称竖弯及对称竖弯频率影响较大,对横弯频率及扭转频率影响较小。(2)恒载集度对自锚式吊桥整体特征振型频率的影响大于主梁抗弯刚度。(3)拉索抗拉刚度及桥塔抗弯刚度的变化对自锚式悬索桥结构的各阶特征振型频率影响较小。研究结论可为自锚式悬索桥优化设计及理论研究提供参考。     

钢拱塔斜拉桥动力特性影响参数分析

为研究钢拱塔斜拉桥的参数对其动力特性的影响.以西安富裕路沣河大桥(钢拱塔斜拉桥)为工程背景,分析了结构自重、刚度、有无纵向水平索、索力大小对该类桥梁动力特性的影响.其结果表明:自振频率随结构自重增加而逐渐减小,主梁自重对桥梁自振频率影响较大,钢拱塔自重次之,拉索自重影响最小.桥梁自振频率随结构刚度增大而逐渐增大,当刚度...     

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.     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

超大跨径人行景观曲线形斜拉桥设计

超大跨径曲线形斜拉桥结构复杂,曲线主梁同时承受弯矩、剪力和扭矩的复合作用,弯扭耦合作用效应明显.采用单叶双曲面状桥塔塔身、碗状薄壁壳体裙房和圆环形观光平台板三者构成超大跨径曲线形斜拉桥的组合桥塔结构体系,景区观光塔楼和斜拉桥塔二合一,观光塔楼式桥塔提高了超大跨径人行景观曲线形斜拉桥的竖向刚度,碗状薄壁壳体裙房可有效限制...     

考虑拉索局部振动的斜拉桥地震时程响应分析

为探讨拉索局部振动对斜拉桥抗震性能的影响,考虑垂度效应和初始静平衡状态,导出了某大跨度斜拉桥拉索一阶自振频率的解析解,并求得该桥斜拉索自振频率的多段拉索模型有限元解．通过输入2种幅值相等但频谱特性不同的地震动激励,分析了拉索局部振动对主梁振动的影响．结果表明：拉索自振频率的有限元解与解析解吻合较好,表明该有限元模型能正确反映斜拉索的振动特性．当主梁竖向低阶振动模态频率与地震卓越频率不一致时,拉索局部振动对主梁产生“附加阻尼”作用;反之,拉索与主梁耦合振动对主梁产生“振动放大”效应．     

大跨度混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为了提高大跨度混合梁斜拉桥的施工控制精度,通过计算比较梁重、斜拉索张拉力、斜拉索的刚度等设计参数在成桥时对主梁挠度、主梁应力和索力的影响程度,分析了各设计参数的敏感性．计算结果表明,大跨度混合梁斜拉桥主要设计参数有梁重和拉索张拉力,而索的刚度对成桥状态影响不大．通过修正主要设计参数,同时忽略次要设计参数的影响,对荆岳长江公路大桥进行施工控制．成桥测试结果表明,拉索索力与成桥线形状况良好,均在误差控制允许的范围内,其中索力误差小于5％,主梁标高偏差小于65mm．     

基于拉索等效弹模修正的大跨度斜拉桥动力特性及参数分析

研究斜拉桥动力特性是桥梁结构动力分析的前提和基础,以大跨度斜拉桥为研究对象,首先运用大型有限元通用软件ANSYS建立斜拉桥空间有限元模型,并用Ernst公式对其拉索等效弹性模量进行修正,其次分析了大跨度斜拉桥的动力特性以及结构参数对动力特性的影响,其研究结论可为该桥梁结构体系下的车振、风振、地震等设计提供依据和参考。     

外激励作用下斜拉桥索-梁相关振动特性

为了研究大跨度斜拉桥在外激励作用下发生的索-梁相关振动,基于非线性振动理论建立了拉索发生大幅度非线性振动的理论方程,开发了有限元索动力单元;建立了某大跨度斜拉桥全桥有限元模型,在此基础上,使用索动力单元模拟斜拉索;最后,以一座具有代表性的大跨度公路斜拉桥为例,研究了在不同工况的外激励作用下斜拉桥发生索-梁相关振动的特性.研究结果表明:在斜拉桥全桥尺度下研究索-梁相关振动更为合理;斜拉桥的索-梁相关振动是一个能量传递过程;在外激励作用下,拉索 1:1 主共振更容易发生,2:1 参数共振相对不容易发生;靠近桥塔位置的较短拉索不容易发生较大幅度的振动.      

矮塔斜拉桥上部结构构件刚度敏感性研究

以某在建矮塔斜拉桥斜拉索索力、主梁和桥塔内力、结构位移和结构基频等为评价指标,对矮塔斜拉桥索塔、主梁及斜拉索三者的刚度敏感性进行对比分析,并计算了3个主要构件的敏感性因子,提出三者刚度设计的次序安排,为同类矮塔斜拉桥的设计过程提供理论参考和设计参数.     

桩-土-结构相互作用对超大跨度斜拉桥动力特性的影响

对于运用钻孔灌注群桩基础的超大跨度桥梁来说,桩-土-结构相互作用效应(PSSI)是影响桥梁结构动力性能的重要因素,其模拟的精度直接影响动力性能分析的准确性。采用改进的集中质量模型中应用最为广泛的Penzien模型,即在每根桩相应节点施加集中质量-弹簧粘滞阻尼器体系模拟桩-土-结构相互作用效应,并考虑结构的几何非线性与恒载刚度的影响,研究桩-土-结构相互作用对超大跨度斜拉桥动力特性的影响。研究结果表明:桩-土-结构相互作用使得结构变柔,刚度降低,自振周期变长,在动力分析时须予以考虑,尤其针对斜拉桥自振频率较低,模态振型较为集中且高度耦合,且由于桥塔在主梁以上未设置横梁使其具有自身独特的动力特性,更需引起注意。     

某单索面斜拉桥的动力特性分析

建立了国内某单索面斜拉桥的三维有限元模型,采用大型有限元通用分析程序ANSYS对该桥的动力特性进行了分析,并给出了结构的自重效应及拉索垂度对固有动力特性的影响。结果表明对于这类斜拉桥结构自重及拉索垂度效应对斜拉桥的侧弯及扭转频率几乎没有影响,对竖弯频率有一定影响,但影响很小。     

大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的计算

为探讨大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的传力机制,基于有限元法和梁轨相互作用理论,建立了反映斜拉索、主塔、半漂浮体系等桥梁特征的梁轨纵向相互作用平面模型,分析了斜拉索刚度、主塔刚度以及半漂浮体系中粘滞阻尼器对制动力的影响,并提出了制动力的简化算法.研究结果表明:制动力满足斜拉桥上铺设无缝线路的要求,且其分布规律与普通桥上相同;粘滞阻尼器对制动荷载下斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用的改善较明显,有效降低了梁轨相对位移,减小了制动力;与主塔刚度相比,斜拉索刚度对桥上无缝线路制动力的影响较大,因此,设计桥上无缝线路时,可只考虑斜拉索刚度的影响.     

开封黄河公路大桥主桥设计

以大广高速开封黄河公路大桥主桥为例,对部分斜拉桥主桥的构造特点分析和参数计算表明,部分斜拉桥主梁刚度较大。当修建斜拉桥桥塔受到限制、多跨斜拉桥刚度较难满足要求,而部分斜拉桥桥梁刚度完全能够满足要求时,采用部分斜拉桥也是一种很好的选择。     

结构参数变化对钢管混凝土拱桥动力特性的影响分析

以郑州黄河二桥主跨钢管混凝土拱桥为研究对象,采用ANSYS通用有限元程序,建立了该下承式钢管混凝土拱桥动力计算的整体空间有限元计算模型;探讨了17种不同工况和损伤对桥梁的动力特性的影响。计算结果表明:该钢管混凝土桥竖向刚度相对较强,面外刚度相对较弱;横撑的布置形式对桥跨结构的竖向刚度影响不大,但对桥梁结构对面外刚度影响较大;撑脚的损伤对结构的第1阶自振频率的影响比较敏感的,但对结构的竖向刚度影响不大;吊杆和桥面板的损伤对结构动力特性的影响基本没有变化。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

荷麻溪大桥动力特性与地震反应谱分析

为检验双塔单索部分斜拉桥的抗震性能,建立荷麻溪大桥的动力特性分析力学模型,运用有限元方法进行动力特性与地震反应谱分析.采用标准反应谱作为输入的谱曲线,分别考虑纵向、横向和竖向输入下该桥的地震响应,研究地震作用下结构的内力和变形,分析该桥的抗震性能.结构动力特性分析表明:荷麻溪大桥的1阶主振型为对称竖弯,因此大桥受竖向地震响应很大;大桥的2阶振型为纵移,在纵向地震作用下,桥墩和主梁连接处将产生较大的弯矩和剪力.     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥具有显著的几何非线性行为,且存在材料特性、几何尺寸的随机性．应用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合．针对一座大跨度自锚式斜拉-悬索协作体系桥方案设计进行了非线性随机静力分析．讨论了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中挠度的影响．结果表明,结构随机性的影响较明显,主缆、斜拉索的材料、几何尺寸的变异对结构响应影响较大．