列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).      

斜拉索轴向激励作用下的面内参数振动

对斜拉索在轴向基础激励条件下的振动进行了理论分析,并建立了拉索面内运动模型。基于哈密顿变分原理,求得了拉索的非线性运动方程。利用 Galerkin法,将方程解耦。并运用多尺度法,进行求解分析。以涪丰石高速乌江特大桥拉索 FDB19为例,利用龙格-库塔法,进行了数值分析;并运用MATLAB编程计算,分析了激励频率与拉索频率比为1∶1时发生的主共振以及激励频率与拉索频率比为2∶1时发生的参数振动,得到了拉索在主共振和参数振动时的位移时程曲线;分析了影响因素频率比、激励振幅、拉索阻尼比及索力对斜拉索主共振和参数振动的影响。所得结论为斜拉索的振动控制提供了依据。     

Winkler地基上材料非线性矩形薄板的主共振

为了研究Winkler地基上材料非线性矩形薄板受简谐激励的非线性振动,应用弹性力学理论,建立了其动力学方程,并用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.应用非线性振动的多尺度法,求得系统主共振的近似解,并进行了数值计算.研究表明,随着阻尼系数、几何参数和激励幅值的改变,主共振响应曲线有跳跃和滞后现象,振幅随阻尼系数的增大而减小.此外,还对系统主共振响应方程进行了奇异性分析,得到了开折参数平面的转迁集和分岔图.     

大跨度斜拉桥索与桥面耦合振动分析

为探讨大跨度斜拉桥拉索与桥面耦合振动特性,建立了拉索与桥面耦合振动模型,并用数值仿真方法分别对桥面与拉索的频率比、拉索倾角、桥面与拉索质量比对拉索与桥面耦合振动的影响进行了分析.结果表明:拉索不仅在桥面与其频率比为1时会产生共振,而且在频率比为1/2和2时也会产生共振;随着拉索倾角和桥面与拉索质量比的增大,桥面与拉索的频率比为1时,拉索的共振振幅减小,而桥面与拉索的频率比为1/2和2时,共振振幅将明显增大.     

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.      

斜拉索参数振动的影响因素及减振措施

介绍了斜拉索参数振动的特征、国内外对斜拉索参数振动的研究现状、斜拉索振动的现象及危害、斜拉索参数振动的影响因素,提出了减小斜拉索参数振动的措施。     

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．     

温州市七都大桥北汊桥主桥斜拉索振动控制技术

近年来,随着斜拉桥的数量增多,斜拉索风致振动问题也日益突出,为了有效控制斜拉索风致振动,以温州市七都大桥北汊桥主桥为主跨360 m的双塔中央索面叠合梁斜拉桥为研究背景,针对该桥斜拉索的振动特性,其中,最长斜拉索长193.8 m,最大索重16.6 t,采用粘性剪切型阻尼器(VSD)抑制斜拉索的振动,并对阻尼器参数进行优化设计。理论分析及实桥测试结果表明:安装阻尼器后,斜拉索对数衰减率在3%以上,满足斜拉索减振需求。     

斜拉桥碳纤维复合斜拉索有限元分析

复合斜拉索是在传统钢斜拉索的外层包裹碳纤维材料,让碳纤维和钢材优势互补,使斜拉索的工程性能得到提高.应用有限元软件ANSYS及MiDAS对复合材料斜拉索的静力性能和振动特性做了分析,计算得出:碳纤维复合拉索在几乎没有增加原钢丝索质量和截面面积的基础上,可有效地提高斜拉索的抗拉强度以及弹性模量;复合斜拉索的自振频率也有所提高,可以更好地避免斜拉索共振.     

基于小波分析的斜拉索振动频率识别

为了识别跨海斜拉桥拉索在外部因素作用下的振动频率,依托位于海域环境下的某跨海大桥健康监测系统,基于实测数据,采用了小波分析分别对20根斜拉索振的动信号进行分解及重构,再对重构信号进行频谱分析得到了斜拉索振动频率。结果表明:小波变换非常适合对斜拉索振动这类含有稳态和非稳态成份的信号进行时频分析;不同尺度的小波重构信息及频谱图能很好的反应斜拉索的振动特征;应用小波频谱对信号进行处理以及采用峰值拾取法能够精确的识别斜拉索的频率。以上利用小波分析对斜拉索振动频率的识别能为将来斜拉桥设计提供重要参考。     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

斜拉桥拉索风-雨致振动(Ⅱ):参数研究

为探讨斜拉桥拉索风-雨致振动的影响因素,基于修正驰振模型,利用空间模型测试的气动力系数,对斜拉桥拉索风-雨致振动的气动力参数、运动参数和结构参数进行了研究.气动力参数包括水路形状、风向角和索径等,运动参数有索的初始状态、水路运动等,结构参数为索的频率、阻尼和质量.研究表明,气动力参数和运动参数将影响拉索风-雨致振动的最大振幅响应,改变发生风-雨致振动的风速范围.     

斜拉索非线性振动的奇异摄动解法

为解决目前斜拉索振动计算的困难，建立了考虑垂度和斜度的斜拉索振动微分方程．用微分方程的奇异摄动解法，导出了频率和振型函数的解析计算式，从而可广泛用于斜拉索的参数识别、索力测试和修正等．数值计算结果表明，用奇异摄动解法导出的公式计算简便，计算误差在0．5％以内．     

双塔钢桁斜拉桥结构强健性计算方法

为了确保双塔钢桁斜拉桥的结构强健性,依托新疆果子沟大桥,基于现场结构试验,开发了全方位多点温度补偿系统,测量了特定加载工况下钢桁主梁应变、挠度与斜拉索索力增量,确定了钢桁主梁与斜拉索重要构件的具体位置;基于试验结果,借鉴广义结构刚度理论,采用桥梁结构有限元模型分析了斜拉桥弦杆与斜拉索的重要性系数,研究了桥梁最不利破坏模型。研究结果表明:各工况下钢桁主梁应变实测数据规律性较好,钢桁主梁应变与挠度的实测值与理论计算值的比值小于1.0,表明主梁承载能力与抗变形能力符合设计要求,具有足够的安全储备;主梁在各工况下的最大挠度均发生在中跨跨中,达到237mm,具有较强抗变形能力;斜拉索索力增量实测值与理论计算值的比值小于1.0,表明斜拉索具有一定的安全储备;钢桁主梁控制截面处弦杆与特定斜拉索为重要性系数较高的构件,斜拉索的重要性系数大于弦杆的重要性系数,其中弦杆的重要性系数分布集中于主塔附近与中跨跨中;通过斜拉索重要性系数的分布可知单根斜拉索的破损不会造成整体结构的坍塌,但多于2根斜拉索失效可能会导致整体结构的连续倒塌;主跨最长斜拉索和中跨跨中、边跨支座处与靠近主塔处弦杆失效对于整体结构较为不利。     

考虑松弛特性的斜拉索面内非线性振动分析

基于牛顿运动定律及Galerkin模态截断原理,考虑拉索的垂度、大位移引起的几何非线性及拉索初始静平衡特性,根据拉索振动过程中的索力变化状态,推导并统一了斜拉桥拉索振动过程中松弛和无松弛状态下的斜拉桥拉索承受梁端竖向激励下的单变量双控制耦合振动微分方程组．采用龙格-库塔分段逐步时程积分方法求解该方程组,得出了拉索振动过程中的松弛和非松弛状态交替变化的全过程,并从物理意义及几何意义上详细解释了拉索振动松弛特性的变化规律．最后,以拉索振动索力为状态变量,搜索求解了拉索振动松弛的最小激励振幅、最大初始索力以及频率匹配关系．分析研究表明：在同时满足拉索垂跨比较大且拉索振动幅值较大时,才会出现拉索振动松弛特性,考虑拉索松弛特性对拉索振动幅值影响不大,但是对振动过程中位移的分布有较大改变．     

荆州长江公路大桥斜拉索挂索工艺

介绍了荆州长江公路大桥的斜拉索挂索工艺,并推导出了计算斜拉索安装索力的方程,通过对安装索力的实测,证明了此方程完全能满足施工需要。     

斜拉索HDPE防护套的损伤机理及预防对策研究

阳光照射在常规斜拉索HDPE护套上形成温度梯度,在截面上护套形成不均匀变形,除两锚固端外,通常无缝的护套结构形式导致其不可避免的产生环向及纵向裂纹。对常见的斜拉索防护套破损机理以及典型的斜拉索防护层结构进行了理论分析,提出了增加刚性过渡层的防护套构造措施。增设遮阳系统,可降低HDPE管的应力幅值,有效地延长斜拉索防护套的使用寿命,节约养护维修成本。     

苏通大桥超长斜拉索主动式外置阻尼器

苏通大桥地处长江入海口,其跨径为1088m,由于受季风等气候条件的影响,使得斜拉索振动成为一个必须解决的工程难题,通过在斜拉索锚固端附近横向安装机械阻尼器以起到减振效果。文章主要介绍了斜拉索减振阻尼器的结构及减振机理。     

锈蚀分布对斜拉索承载能力的作用效应

为了提高斜拉索极限承载力评估的精度,考虑了斜拉索锈蚀损伤的影响,建立了锈蚀钢丝力学性能模型,模拟了完好与锈蚀钢丝的力学性能;以3种典型截面锈蚀分布模型模式和3种典型索长方向锈蚀分布模型类型的联合作用为前提,分析了斜拉索内不同位置处的锈蚀程度,研究了斜拉索的锈蚀分布规律;采用蒙特卡罗方法模拟了不同锈蚀程度下索内钢丝的力学性能,最终得到了索的极限承载力以及斜拉索达到极限承载力时的断丝数,统计分析了斜拉索极限承载力、断丝数、锈蚀深度以及截面锈蚀率之间的相关关系,分析了锈蚀分布规律的影响。分析结果表明：不同锈蚀分布条件下,锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数的样本均值相差可达到约3倍,而斜拉索极限承载力的样本均值变化可达到约20%;虽然锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数随着锈蚀程度增加而增加,但是断丝数与极限承载力间的相关性较差,在某些锈蚀分布条件下甚至仅为0.014;为了保证斜拉索的安全可靠性,不宜以断丝数作为评估索承载力的技术指标。     

断索对斜拉桥结构影响的有限元分析

斜拉索承担着联系索塔和主梁的重要任务,斜拉索断裂会导致斜拉桥结构发生内力重分布,危及桥梁安全。为了研究断索对斜拉桥结构塔顶位移及拉索索力的影响,基于ANSYS软件对一座在建独塔双索面斜拉桥建立整体模型,考虑断单索和断双索两种情况,模拟多种工况进行分析。结果表明,临近断索位置的斜拉索索力有明显增大,在同跨内,随着拉索与断索之间距离的增大,其索力增大的幅度逐渐减小;距离索塔较远位置的拉索发生断裂对其邻近拉索的索力及塔顶位移的影响更大。因此,在斜拉桥施工过程及后期运营中,必须保证拉索,尤其是远离索塔拉索的安全可靠性。