单塔单索面斜拉桥荷载试验研究

南平市黄墩大桥是一座采用塔墩梁固结体系的单塔单索面宽箱梁预应力混凝土斜拉桥,跨径组成为165+115m。为了保证大桥在运营过程中的安全可靠,大桥在桥梁通车前进行了静动力荷载试验,对静力荷载工况下的主梁挠度、应力、主塔位移和拉索索力增量,和动力荷载工况下的自振模态、冲击系数进行了实桥测试,并结合有限元模型的理论计算结果进行分析。荷载试验结果表明:南平黄墩大桥在试验荷载作用下,主桥结构的静动力性能良好,承载能力满足设计要求。     

大跨度斜拉桥运营期的变形监测

大跨度斜拉桥在行车荷载、风力、阵雨、温度等外界因素影响下,会产生各种变形变位,通过监测分析变形变位来反映桥梁结构当时的工作状态和性能,是确保大桥安全运营的重要手段。该文结合岳阳洞庭湖大桥介绍大跨度斜拉桥变形安全监测的内容和方法,为斜拉桥变形监测提供一些参考。     

超大跨度混合梁斜拉桥非线性受力分析研究

为研究非线性因素对超大跨度混合梁斜拉桥的影响,结合鄂东长江公路大桥,对该类桥梁在多阶段、多效应耦合影响下的非线性受力特性进行系统、定量的分析。采用RM2006建立鄂东长江公路大桥主桥模型,分析该桥在施工、成桥、运营阶段中不同非线性因素及不同荷载作用下的非线性影响。分析结果表明:超大跨度混合梁斜拉桥在施工和成桥阶段均存在非线性影响;施工阶段结构在风荷载、温度荷载作用下的非线性影响较明显;成桥状态下钢箱梁、桥塔及斜拉索受几何非线性因素影响较明显,边跨混凝土箱梁受非线性效应与温度荷载效应耦合作用的影响较大。     

独塔双跨双索面斜拉桥荷载试验研究

独塔双跨双索面斜拉桥结构形式新颖、受力复杂,为了明确大桥的受力,确保大桥安全运营,有必要进行荷载试验研究。为了进一步研究独塔双跨双索面斜拉桥结构的受力性能,文章在现有检测规程的基础上,对大桥进行了荷载试验研究。试验研究结果表明:大桥受力明确,应力、挠度等受力指标满足规范要求,动静载荷载试验表明大桥能够安全运营。     

无背索斜塔斜拉桥的模态分析及1∶1内共振研究

无背索斜塔斜拉桥由于取消了单侧背索,受力性能与传统的直塔斜拉桥有所不同,研究其动力学特性十分重要。以某无背索斜塔斜拉桥为工程背景,建立2种不同的二维有限元模型,通过对比2种模型计算结果,采用不同方法模拟斜拉索对无背索斜塔斜拉桥模态的影响。基于所建立的模型,计算无背索斜塔斜拉桥的频率和振型,并将模型计算出的频率与采用张紧弦理论计算出的频率进行对比,验证了研究结果的正确性。简要介绍采用多尺度法进行无背索斜塔斜拉桥非线性内共振求解的基本理论。采用有限元法对比各阶模态间的频率匹配关系,揭示不同模态间的1∶1内共振行为。结果表明:斜拉索的弹性支承作用和索力对全局模态的影响不大;采用多个单元模拟斜拉索可以更准确地反映斜拉桥的动力学特性,两种模型配合使用,可以快速确定各阶模态间的内共振关系;在一定条件下,全局模态与局部模态间会发生1∶1内共振,局部模态与局部模态间也会发生1∶1内共振,由于无背索斜塔斜拉桥频率的密集性,甚至有可能激起多根索的振动。     

大跨度桥梁模态频率识别中的温度影响研究

针对由环境激励响应辨识得到的桥梁模态频率会受到温度影响的问题,通过建立模态频率-温度分布模型,对香港汀九大桥长期振动和温度分布测试数据进行了分析研究。研究结果表明:不仅环境温度波动会引起模态频率的变化,大跨度桥梁结构上不同部位温度分布的模式对模态频率也有显著影响。对多种建模方法分析比较的结果表明:支持向量机(SVM)的非线性回归模型可以有效地消除引起模态频率变化的环境温度和温度分布模式因素的影响。给出了运用SVM的非线性回归算法消除温度影响的具体方法以及运用这种方法对汀九大桥600 h连续测试数据的处理结果。     

多塔斜拉桥中的共振模式研究

以赤石大桥为基础,通过有限元法,对多塔斜拉桥可能的共振模式进行了研究。首先,基于赤石大桥的相关资料,建立了多塔斜拉桥的平面有限元模型;其次,通过斜拉索频率与弦理论计算结果的对比,对有限元模型进行了修正;最后,通过对多塔斜拉桥自由振动模态和频率的深入研究,提出斜拉桥局部混合模态的新概念和揭示了多塔斜拉桥可能的复杂动力学行为,具有一定的科学意义和工程参考价值。     

飑线风作用下大跨度斜拉桥模态特性实测研究

为表征雷暴风对大跨度斜拉桥的作用，以苏通大桥监测数据为基础，开展了飑线风作用下大跨度斜拉桥模态特性实测研究。首先，基于短时平稳假设，分析了飑线风的实测风场特性，探究了桥梁抖振响应与风速的相关性，并刻画了其在风速突增与下降过程中的差异；然后，计算了不同时段内主梁实测竖向、侧向和扭转加速度的功率谱密度，并分析了飑线风对主梁振动频谱的影响；最后，采用随机减量法，开展了飑线风作用全过程大跨度斜拉桥的模态参数识别，获得了桥梁的模态频率与阻尼比，从而研究了飑线风对大跨度斜拉桥模态参数的影响。研究结果表明：主梁抖振响应均方根与风速呈非线性正相关，飑线风前端与后端风场对桥梁抖振响应的影响总体类似；在飑线风作用时段内，大跨度斜拉桥各阶模态对应的振动能量相较其他时段更为显著；多阶竖弯、侧弯和扭转模态的频率随风速的增加而增加；阻尼比受风速影响较大，各阶模态的影响规律不尽相同；主梁1阶竖弯和1阶侧弯模态的阻尼比随风速的增加而增加，而1阶扭转模态的阻尼比随着风速的增加而减小。     

基于监测数据衰减响应模式提取的斜拉桥阻尼比特性分析

运营环境下桥梁受到的车辆荷载是非平稳的，不满足一般运营模态分析方法的基本假定，在桥梁阻尼比识别过程中可能引入较大误差。为了提升基于非平稳监测数据的桥梁阻尼比识别准确性，探究其变化规律，提出了一种基于衰减响应模式提取的桥梁阻尼比识别方法，从大量的识别结果中分析阻尼比在运营期间的统计特征及规律。该方法利用U-net卷积网络从桥梁的监测数据中提取出衰减响应数据，进而利用希尔伯特变换方法识别桥梁阻尼比。分析了一座独塔斜拉桥2年的监测数据，并识别了桥梁前2阶竖弯模态的阻尼比，统计了其在不同时段概率密度分布，分析了温度和交通荷载对阻尼比的影响规律。研究结果表明：所提方法可以从海量监测数据中有效提取出监测数据中的衰减响应；桥梁阻尼比分别与环境温度及交通荷载存在弱负相关和强正相关关系；桥梁阻尼比受车辆荷载影响显著，主要来源于摩擦耗能与车桥耦合效应，前2阶阻尼比平均值在车辆较少时分别为0.72%和0.58%,白天车流量较大时阻尼比平均值分别为1.05%和0.79%。     

车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究

鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定，因此，为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度，在分析斜拉索应力时程的基础上，依据等效疲劳损伤原理，对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布，推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值，得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱，并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明，部分斜拉桥设计中，拉索强度允许应力值是合理的，不会对拉索产生疲劳破坏，因此，可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。     

强风环境下斜拉桥车桥系统动力响应分析研究

基于模态综合分析理论,在推导复杂车辆模型刚度、阻尼矩阵和建立车桥系统风荷载模型的基础上,提出一种全面考虑动力风载效应的车桥系统动力响应分析方法,结合桥例对强风环境下的斜拉桥车桥系统的动力响应进行了分析研究。结果表明:强风下桥梁竖向位移响应受风载影响显著,横向位移响应主要由风荷载控制;低风速下桥梁的振动加速度响应受风荷载影响较大;风荷载引发的桥梁振动对车辆竖向位移和加速度响应影响较大,横向响应由风载和桥梁响应控制,风载对车桥系统动力响应影响明显。所提出的方法具有较高的精度和分析效率,可为其他类型大跨桥梁的相关分析提供参考。     

风-浪联合作用下大跨度桥梁车-桥耦合振动分析

为研究波浪对跨海桥梁风车-桥耦合振动系统的影响,针对跨海桥梁所处风大、浪高的极端环境,建立了波浪-风-列车-桥梁动力模型,将风场视为空间相关的平稳高斯过程,高速列车采用质点-弹簧-阻尼器模型模拟,精细化全桥模型通过有限元方法建立,考虑风-列车-桥梁之间的耦合作用,波浪作为外部荷载施加到该耦合体系中。以主跨532 m某海洋桥梁为例,通过自主研发的桥梁科研软件BANSYS （Bridge Analysis System）,分析了波高、风速、车速对耦合模型车辆和桥梁响应的影响。结果表明：风车-桥耦合振动体系的车辆和桥梁响应受波浪影响显著,车辆和桥梁响应在与波浪荷载一致的方向增加显著,15 m·s^-1风速下,考虑波浪影响的车辆横向加速度最大值约是不考虑波浪时的1.3倍,考虑波浪影响的跨中横向位移最大值约是不考虑波浪时的22倍,而在非一致方向波浪对车-桥响应的影响较小;不同风速下,波浪对车辆横向加速度影响显著,考虑波浪影响的车辆横向加速度约是不考虑波浪时的1.2倍,而车辆竖向加速度、轮重加载率、倾覆系数等指标主要受风速的影响;波浪基频与桥梁横向位移响应谱主峰频率一致,波浪已成为影响桥梁横向位移响应的控制因素;波浪减弱了车速对车-桥响应的影响,随着波高的增加,车辆和桥梁响应对车速的变化更不敏感。     

考虑随机车载-风载联合作用的斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某大跨斜拉桥为工程背景,对随机车载与风载联合作用下的斜拉索疲劳可靠性进行了分析。首先,依据交通调查数据,建立随机交通荷载模型,基于桥位处多年风速统计资料,建立大桥风载概率模型;然后,采用自编的风-车-桥动力响应分析程序,实现随机车载与风载联合作用下的拉索应力谱计算分析;最后,基于累积损伤理论和Monte-Carlo法开展拉索的疲劳可靠度和疲劳寿命分析。研究结果表明：风载对斜拉索疲劳可靠度影响显著,且该影响由短索到长索呈不断增大的趋势;考虑车载-风载联合作用的拉索疲劳寿命较仅考虑车载的情况下降2%～63%,平均达50%。     

珠机城际铁路公铁同层合建桥方案比选

珠机城际铁路金海特大桥跨磨刀门水道主通航孔跨径为3×340 m,采用公铁同层布置,结合桥址区建设条件,对桥型方案进行研究比选。从桥式上对比多塔斜拉桥方案与钢桁拱桥方案,由于设计基准风速大、台风频发、多主跨等因素,考虑经济性、施工难度及施工过程抗风稳定性,最终确定采用(58.5+116+3×340+116+58.5)m多塔斜拉桥方案。在此基础上,针对多塔斜拉桥,对桥塔中置和桥塔外包方案,从结构受力、施工、经济性、景观性等进行综合比选,最终推荐采用温度效应小及抗震性能好、施工工期短、经济性相当、景观效果好的桥塔中置方案。     

曹妃甸工业区纳潮河一号桥主桥设计特点

曹妃甸工业区纳潮河一号桥是我国北方寒冷地区,强震、重载交通环境下的大型桥梁。主桥采用双孔138m独塔单索面钢一混组合梁斜拉桥。该文着重介绍斜拉桥的设计特点。     

奉节长江大桥结构固有模态参数试验与分析

奉节长江大桥主桥为双塔双索面斜拉桥,主跨460 m。介绍该桥结构固有模态参数试验的主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁结构的自振频率、振型进行对比分析。试验结果表明桥梁动力特性满足设计要求。     

自锚式斜拉-悬吊协作体系桥抖振响应影响因素分析

基于模拟的随机脉动风速场,以主跨800 m的大连港航道桥为背景,详细分析几何非线性、侧向气弹效应、缆索上的脉动风、气动导纳等因素对自锚式斜拉-悬吊协作体系桥抖振响应的影响,总结该新型体系桥抖振响应的特点.结果中需特别指出,与普通悬索桥不同的是,缆索上的脉动风引起了主缆的振动并与主梁产生耦合振动,且对主梁的扭转位移也产生了显著的影响.     

横撑对大跨径斜拉拱桥力学性能的影响

以湘潭湘江四大桥为工程背景,分析了横撑对斜拉拱桥稳定、自由振动和抗震等力学性能的影响.首先,基于ANSYS有限元软件,建立了湘潭湘江四大桥的空间有限元模型.其次,从斜拉拱桥的特值屈曲和非线性屈曲两个方面来研究横撑对斜拉拱桥的稳定安全性和极限承载能力影响;用模态分析方法研究了横撑对斜拉拱桥的自振特性的影响;在非一致激励条件下,研究了横撑对斜拉拱桥抗震性能的影响.通过以上研究得出:较大的横撑刚度有利于斜拉拱桥稳定性的提高,但同时降低了结构的抗震性能.     

连盐高速公路灌河大桥施工监理

灌河大桥是连盐高速公路连云港至盐城段上的一座结合梁斜拉桥，介绍该桥施工监理中质量和安全控制的要点，为结合梁斜拉桥施工监理提供参考。     

斜独塔混合梁斜拉桥风-汽车-桥梁系统耦合振动研究

针对公路汽车三维绕流特性显著的特点,按照准定常理论推导了适用于公路汽车的脉动风荷载表达式。将自然风、公路汽车、桥梁作为一个统一的相互作用系统,采用风-汽车-桥梁系统耦合振动分析模型,以某斜独塔混合梁斜拉桥为工程背景,研究侧风作用下汽车-桥梁耦合振动特性,并讨论了汽车-桥梁振动的影响因素。研究结果表明：由于桥梁和汽车的气动特性差异,桥梁的竖向抖振现象较横向抖振现象突出,而汽车的横向振动现象较竖向振动更明显。