桩土作用下公铁两用斜拉桥强地震倒塌研究

研究目的:为研究桩土相互作用下大跨度公铁两用斜拉桥在强地震作用下的倒塌破坏机理,本文基于显式动力有限元法,以某公铁两用钢桁架梁斜拉桥为工程实例,建立该斜拉桥倒塌破坏分析的数值模型,探讨地震波作用于水平纵向的倒塌破坏全过程。研究结论:(1)首先边墩和辅助墩均出现了明显的屈服破坏,且破坏位置均在墩底部,其次主塔上横梁位置和主塔下横梁位置出现屈服破坏从而导致主塔结构的屈服破坏,最后在结构倒塌破坏过程中伴随着端部少数斜拉索的断裂破坏;(2)对整体结构倒塌破坏起关键作用的构件及破坏位置为辅助墩墩底、边墩墩底、边墩支座、主塔上下横梁连接部位及主塔底部;(3)在斜拉桥的倒塌过程中会伴随少数端部斜拉索的断裂破坏,该位置处的拉索出现失效破坏的概率最大,但不是引起结构倒塌的主要原因,同时大部分斜拉索出现了较大的索力变化幅度,因此应该保证斜拉索具有足够的设计承载能力安全系数以防由于拉索断裂失效而引起的结构倒塌破坏;(4)本研究成果可为斜拉桥抗倒塌设计和地震易损性研究提供参考。     

基于CFD的大跨度钢-混组合梁斜拉桥抗风性能分析

为阐明钢-混组合梁形式的斜拉桥抗风性能,以某钢-混叠合梁大跨度斜拉桥为工程实例,采用基于CFD方法的数值模拟,开展大跨度斜拉桥钢-混叠合梁式主梁截面气动力参数的计算分析,同时研究了大跨度斜拉桥颤振和抖振特性。研究结果表明:根据颤振分析结果,颤振风速为63.7m/s小于颤振临界风速为97.6m/s,颤振性能良好;由抖振响应分析结果可知,桥梁具有良好的风致振动性能。     

斜向波流与大尺度矩形承台相互作用的数值模拟

为研究斜向波流作用下承台结构受力特点,建立三维波流与结构物相互作用的数学模型,计算分析斜向波流入射角度θ(即波流入射方向与横桥向夹角)对大尺度矩形承台波流力的影响。分析结果表明:入射角度θ对承台顺桥向波流力的影响系数与sinθ成正比,对横桥向波流力的影响系数与cosθ二次相关,对总波流力影响系数与sinθ二次相关,该影响规律可用于承台斜向波流力的快速估算。与纯波情况相比,波流共同作用增大了流体质点的惯性力,使得承台波流力均明显大于纯波力,入射角θ对纯波力或波流力的影响规律极为接近,设计时可按一致考虑。为避免低估或高估承台波流力,设计时应考虑实际波流入射角度的影响。     

基于CFD的大跨度钢桁梁悬索桥抗风性能分析

为研究钢桁梁悬索桥主梁截面气动性能及大跨度悬索桥抗风性能,以某桁梁式大跨度悬索桥结构为工程背景,采用CFD数值模拟方法,开展大跨度悬索桥桁架式主梁截面气动力参数的简化分析,并对大跨度悬索桥颤振和抖振特性进行了研究。研究结果表明:采用简化的板桁主梁CFD分析模型,将三维结构等效为二维平面,有效地降低了建模难度和计算工作量;根据颤振分析结果,颤振风速为50. 5m/s小于颤振临界风速为124. 2m/s,颤振性能良好;由成桥状态下脉动风作用下桥梁抖振响应结果,桥梁在风致抖振作用下性能良好,结构具有良好的气动性。