拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

温度对拱桥短吊杆应力的影响

既有拱桥健康检测结果表明,短吊杆是拱桥易损构件之一。该文主要研究温差荷载对拱桥短吊杆截面应力的影响。假定短吊杆两端与拱肋及桥面均为固结,首先通过吊杆表面温度实测数据得出吊杆沿周向温度分布规律,再根据径向温度梯度得出吊杆横截面温度分布模型。然后,根据温度分布模型探讨短吊杆局部温差应力的大小及分布规律。同时,结合整体温差荷载作用下吊杆截面应力的理论推导和参数分析,探讨了吊杆截面不均匀应力分布情况及应力增大系数的范围。     

拱桥新型吊杆安全性及其静动力影响研究

为研究吊杆失效对拱桥产生的不利效应,以一座三跨连续坦拱钢桥为背景,分析带套筒螺纹连接的不锈钢短吊杆运营期断裂对桥梁整体静、动力性能的影响。通过分析该类吊杆最可能的失效模式,引入吊杆失效引起的动力放大系数指标,采用ANSYS建立桥梁整体空间模型,分析单根吊杆失效引起的吊杆应力、拱肋和主纵梁关键截面应力及结构自振特性变化。结果表明:拱跨内单根吊杆失效引起主梁竖向位移动力放大系数为1.6~2.2;次短吊杆突然失效对相邻吊杆应力影响较大;单根吊杆失效对桥梁整体静力安全和动力特性影响较小。     

拱桥短吊杆内力识别新方法研究

针对目前工程中短吊杆内力识别普遍存在的问题,按两端固支边界约束建立短吊杆力学模型,利用其第1阶模态振型的对称性,构建起吊杆内力与吊杆长度、质量密度、弯曲刚度及固有频率等参数之间的联系,基于Matlab编程计算,得到了一种识别短吊杆内力的新数值迭代方法。通过工程实例应用,验证了该方法的可行性与可靠性。     

系杆拱桥短吊杆疲劳损伤评估

钢管混凝土系杆拱桥短吊杆易发生断裂,引起严重的工程事故。基于ANSYS软件建立了石门水库特大桥的全桥空间精细化数值模型,并开展疲劳分析;考虑车辆类型、车辆行车的行车道、行车速度、车头距及轴重分布特征,编制了随机车流程序。对吊杆进行了影响线加载计算得到吊杆疲劳应力幅时程。基于钢绞线S-N曲线,采用雨流计算法,利用Miner线性累积损伤准则,评估短吊杆疲劳损伤度。研究结果显示:短吊杆100年时疲劳损伤度为0.795,表明如果仅仅考虑随机车流引起的疲劳损伤,其吊杆损伤度未超过1.0。     

系杆拱桥结构缺陷对吊杆内力的影响分析

为研究系杆拱桥在结构缺陷及损伤状态下系杆内力的重分布情况,建立有限元分析模型对由拱肋线形缺陷、吊杆线形缺陷以及吊杆失效引起的吊杆力变化进行计算分析。结果表明:吊杆力对拱肋竖向缺陷更为敏感;吊杆线形缺陷对短吊杆的影响更为显著;单吊杆失效将显著改变临近杆件的力学特性。     

公路钢拱桥H型吊杆疲劳性能研究

对公路钢拱桥H型吊杆进行了精细化受力分析,通过局部有限元仿真模型分析找出了疲劳破坏的关键部位,利用我国公路钢桥规范疲劳荷载计算模型,基于构造细节的疲劳强度曲线与Miner损伤累积法则,对H型吊杆进行了疲劳分析。该方法可推广到同类吊杆的疲劳分析。研究结果验证了短吊杆是疲劳破坏薄弱位置的观点,有必要对其进行专门的疲劳分析,通过改变吊杆端部的连接形式,可以大幅改善H型短吊杆的抗疲劳性能。     

中承式拱桥吊杆专项检测及疲劳寿命评估

吊杆的运营安全直接影响到拱桥的结构安全,以1990年建成的某中承式拱桥为研究对象,结合该桥吊杆专项检测及理论分析结果,对吊杆的疲劳寿命进行评估。专项检测结果表明,大部分吊杆存在锚头密封不严、锚杯积水及PE护套破损开裂等现象,吊杆外观情况较差,短吊杆钢丝锈蚀状况为标度4,处于较差的状态。吊杆疲劳寿命根据桥梁实际车流量和疲劳应力幅值进行预测,计算得出吊杆在无腐蚀状态下的寿命约为44年,且在吊杆发生腐蚀后,其服役年限也不到无腐蚀吊杆的1/5,即吊杆出现腐蚀后服役年限不足10年。确认吊杆存在较大的安全隐患,建议对大桥的吊杆进行更换。     

温差对系杆拱桥吊杆索力的影响

系杆拱桥是内部高次超静定结构,在成桥之后受温差作用结构会产生温度内力和位移,从而对吊杆索力产生影响。针对该影响,以某系杆拱桥为实例,建立Midas/Civil有限元空间模型,分析温差作用对吊杆索力的影响规律。结果表明:温差作用对吊杆索力影响显著,短吊杆比长吊杆所受影响相对小些。升温时索力增大,降温时索力减小;升温30℃时吊杆索力最大增量为59%;降温45℃时吊杆索力最大缩量为88.51%。在系杆拱桥吊杆设计和张拉时,应充分考虑温差影响,使吊杆处于合理的受力范围内,提高吊杆的使用寿命。     

随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究

为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。     

中、下承式拱桥吊索张力测定的振动法实用公式

考虑吊索弯曲刚度和两端固定边界条件的影响，引入参数简化吊索张力与其横向振动频率之间关系的超越方程，采用数值计算和曲线拟合的方法，推导出了考虑吊索弯曲刚度和吊索两端边界条件影响的，由吊索振动频率计算吊索张力的实用计算公式，并将该公式运用于下承式拱桥施工现场吊索张力的测定。通过与现场实测数据的比较表明：该公式具有较高的精度和一定的实用价值。     

中央扣对悬索桥动力特性及短吊索车载激励响应的影响

为实现运营阶段中央扣对悬索桥动力特性及车载激励下短吊索响应影响的量化分析,进而为悬索桥设计及维养策略提供参考,基于已编制的车-桥耦合分析系统,引入制动惯性力及俯仰力矩模拟车辆制动力,建立了考虑车辆制动过程的车-桥耦合分析系统;以一座单跨地锚式悬索桥为工程背景,建立无、有中央扣2种缆梁连接体系的全桥空间有限元模型,研究中央扣对悬索桥动力特性及行车激励下短吊索缆梁相对位移响应的影响;采用建立的分析系统,考虑不同制动位置、初速度及减速度研究中央扣对短吊索制动激励响应的控制作用;考虑短吊索因缆梁相对错动产生的弯曲应力,建立车流激励下短吊索疲劳损伤的分析流程,研究中央扣对短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度的影响。分析结果表明：中央扣提高了悬索桥的纵飘及扭转刚度,改变了缆梁间的相对运动特性,减小了缆梁错动循环次数及位移幅值,可有效控制行车激励下60.3%以上的短吊索缆梁相对位移响应;考虑不同制动位置、初速度及减速度的取值,中央扣对短吊索缆梁相对位移幅值的减弱率可分别达92.9%、85.1%及85%以上,有效降低了短吊索制动激励响应对3个制动参数的敏感性;中央扣对随机车载下短吊索轴向应力幅值的影响较小,而对因缆梁相对错动产生的弯曲应力幅值影响较大,减弱了短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度,尤其是距中央扣位置最近的短吊索,疲劳损伤度降低了近71.4%;因此,中央扣可有效控制运营阶段悬索桥短吊索的车载激励响应。     

频响函数在拱桥吊杆索力测量中的应用

拱桥吊杆索力测量中,可利用测取频响函数的方法确定短索的固有频率,根据实际边界条件及模态形式确定合理的索力计算长度,精确测量短索拉力,该方法测量精度可以满足施工规范要求。     

下承式钢管混凝土拱桥设计研究

结合涟水河大桥的设计,介绍下承式钢管混凝土拱桥的特点,阐述该桥的总体设计和结构设计。对桥中吊杆、横撑处理及结构分析等诸方面技术措施进行详细介绍,并结合分析提出一些观点。     

大跨度拱桥变截面吊杆索力的分析与识别

上海亭枫公路跨平申线航道的三跨30 m+120 m+30 m连续钢桁架拱桥采用变截面吊杆，其施工过程索力的准确识别具有一定的技术难度，需要有效的理论分析结合实际工程经验来解决。利用等截面吊杆索力的计算公式，结合SAP2000变截面吊杆有限元模型的参数分析结果，推导出不同规格的吊杆基准等效长度。根据吊杆基准等效长度和实测频率，采用一端固定、一端铰接的索力计算公式计算索力，并与相应阶段的设计索力进行比较，可以得到主桥吊杆索力基本符合设计要求。     

滁河特大桥吊杆张拉控制力计算

为了实现系杆拱桥吊索(或吊杆)力张拉的“一步到位”,避免后期的索力调整,针对滁河特大桥(尼尔森结构体系)的结构特点,以成桥状态下的吊杆力满足设计要求为目标,提出了优化数学模型及迭代算法实现过程,对吊杆张拉控制力进行了优化计算,给出了综合考虑成桥状态满足设计要求的吊杆张拉控制力,成功地进行了滁河特大桥施工过程控制.实践证明,采用优化的吊杆张拉控制力,能够满足该桥施工过程中拱肋、系梁的强度安全和稳定性要求,避免了吊杆多次张拉及调整方案.     

考虑吊杆损伤的拱桥稳定性分析

以郑州黄河公路二桥主桥———下承式钢管混凝土拱桥为研究对象,根据该桥梁的结构特征,采用ANSYS有限元程序,建立了桥梁的空间有限元计算模型,计算了桥梁的空间稳定性,给出了桥梁的稳定安全系数,探讨了拱桥吊杆损伤对桥梁空间稳定性的影响。计算结果表明,该下承式钢管混凝土拱桥吊杆损伤对桥梁的低阶稳定安全系数影响较小。     

坝陵河大桥钢桁加劲梁合龙关键技术

为保证坝陵河大桥钢桁加劲梁架设的顺利进行,针对合龙过程中可能出现的竖向、横向、扭转偏差及跨中合龙段合龙口长度偏小,上、下弦合龙口长度偏差不同等难点,对合龙口特征、参数敏感性、各种偏差调整措施及合龙方案进行了研究.研究结果表明,采用在两桥塔处对梁端进行牵引措施可较好解决合龙口纵向长度不配匹的难点,保证钢桁梁合龙杆件安装顺利实施;采用合龙段前端吊索暂不安装并辅以临时吊索的措施,可有效解决上、下弦合龙口偏差问题,同时也可作为钢桁梁横向、扭转偏差的调整措施.     

穿村镇公路交叉口合理间距探讨

为解决穿村镇公路由于交叉口频密造成的交通安全问题,以北京琉辛路密云县不老屯路段为例,根据驾驶员连续驾驶模型理论,以驾驶员的心生理特性为切人点,研究穿村镇公路村镇路段内交叉口的合理间距,获得在限速60 km/h的穿村镇公路上,交叉口的合理间距至少为150 m的结论,并利用模拟驾驶实验测得驾驶员的心生理数据加以验证.认为合...