自锚式悬索桥动力特性分析与试验研究

以自锚式悬索桥为研究对象,采用有限元方法对自锚式混凝土悬索桥进行动力特性分析,并通过实桥环境随机振动试验验证有限元动力特性分析结果,得到了此类小跨径独塔自锚式悬索桥的动力特性,为该桥运营阶段的健康诊断与损伤识别提供了基本依据。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究

采用非线性有限元软件BNLAS进行超大跨径CFRP主缆悬索桥与超大跨径钢主缆悬索桥的静动力特性对比分析,从加劲梁约束体系、主缆安全系数、主缆矢跨比、主缆弹性模量4个方面进行超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究。结果表明:采用CFRP做超大跨径悬索桥主缆可大幅提高主缆应力中活载应力百分比和自振频率,但活载挠度大幅增加;随着跨径增大,加劲梁约束体系对超大跨径悬索桥的动力特性影响减小,3跨连续漂浮体系作为超大跨径CFRP主缆悬索桥加劲梁的约束体系较优;增大主缆安全系数可提高结构的竖向刚度、竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度和横弯基频基本无影响;减小矢跨比可提高结构的竖向和横向刚度以及竖弯基频和横弯基频,但会降低扭转基频;增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度,提高竖弯基频和扭转基频,但对横向刚度、横弯基频以及主缆线形和应力基本无影响。     

千米级高速铁路悬索桥静力特性分析

为了准确掌握千米级高速铁路悬索桥在静力荷载作用下的受力特征,结合现场试验和有限元模型,以主跨1 092 m的五峰山长江大桥为工程背景,研究特大跨径钢桁梁悬索桥在静力荷载作用下的结构力学行为,揭示不同加载工况下钢桁梁及主塔应力,主缆索股力,桥梁挠度,梁端转角,主塔、支座以及梁端纵向位移,吊索索力的变化特征,综合分析悬索桥的静力特性。研究结果表明：在不同加载工况下,上下游弦杆受力均匀,上下游斜杆受力变化较大;主塔塔柱受力变化较小,实测值与理论值之比在0.70～0.94之间;主缆各索股受力均匀,上下游侧索股应力变化一致,主缆整体受力性能良好;桥梁跨中实测挠跨比为1/530,小于设计挠度比1/487,梁端实测最大转角为0.56‰rad,桥梁竖向刚度较大,满足相关要求;支座纵向位移变化均匀,但受运营初期支座纵向摩阻力及阻尼器的影响,导致荷载较大时,纵向位移变化缓慢,使得理论值大于实测值,梁端位移与支座位移变化一致,桥梁纵向位移变化均匀;主塔塔顶纵向位移、吊索索力变化均匀,实测值与理论值吻合较好。研究成果不仅可为同类型桥梁设计提供借鉴,也可为桥梁后期运维提供“指纹”信息。     

公铁两用悬索桥自振特性分析

本文以一座大跨度公铁两用悬索桥方案为计算模型，建立了三维动力有限元模型、并对其进行自振特性的分析计算，得到了悬索桥的横向、竖向、扭转、纵向以及耦合振动的频率及振型，得出的结果必将对大跨度公铁两用悬索桥的抗震、抗风设计以及车桥动力相互作用分析奠定坚实的基础。     

张家界大峡谷玻璃桥静载试验研究

张家界大峡谷玻璃人行桥采用异型悬索桥加玻璃桥面的大跨径组合体系,受力复杂,为了解该桥整体静力特性,通过现场静力试验,对实桥进行各工况作用下的模拟加载,并建立相应的有限元模型计算,将试验结果和计算结果进行对比,研究结果表明:静力荷载作用下,模型实测的应力、主梁挠度、塔顶水平位移、主缆线型、主缆及吊杆索力均与计算结果吻合较好,均满足规范要求,说明该桥具有足够的刚度和安全储备,为之后该类桥梁的设计和试验评价指标提供参考。     

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥正交异性桥面疲劳试验研究

正交异性桥面钢箱梁具有良好的整体性能与抗风性能,在大跨度公路斜拉桥及悬索桥中应用广泛,但在大跨度铁路斜拉桥上应用极少。以国内首座大跨度铁路钢箱梁斜拉桥为背景,建立全桥杆系及局部箱梁有限元模型系统分析铁路正交异性桥面疲劳受力特性,基于应力等效原则优化设计出2U肋+2V肋的足尺疲劳试验模型,并实施560万次的疲劳加载试验。结果表明:钢箱梁正交异性桥面在列车荷载下以第二三体系受力为主,承受高周低幅疲劳作用;模型实测应力值同理论值相符良好,大部分测点在560万次疲劳试验中保持弹性受力状态,结构总体疲劳性能良好;U肋与横隔板连接处附近母材在150万次疲劳后发生开裂;V肋总体应力低于U肋,其疲劳性能优于U肋。     

大跨度悬索桥上无缝线路伸缩力影响因素分析

以五峰山长江大桥上无缝线路为研究对象,建立悬索桥上无缝线路一体化空间耦合模型,研究钢轨伸缩调节器铺设位置,悬索桥主塔、主缆、吊索等结构的温度变化,主缆与吊索初始轴力等因素对钢轨纵向力的影响。研究结果表明:跨中铺设钢轨伸缩调节器不能显著改善悬索桥上钢轨纵向受力,主梁两端需要各铺设1组单向伸缩调节器。随着主塔温度升高,钢轨纵向力、吊索及主缆整体受力增加;随着主缆温度升高,钢轨纵向力增加,但会造成吊索及主缆整体受力降低;随着吊索温度升高,钢轨纵向力有微小的增幅;随着主缆与吊索初始轴力降低,钢轨纵向力稍有减小。悬索桥主塔、主缆、吊索温差及主缆与吊索初始轴力对钢轨纵向力影响较小,当不考虑梁轨相互作用对吊索、主缆等结构或构件受力变形的影响时,可以将悬索桥简化为连续梁桥进行计算分析。     

柔性人行悬索桥在不同结构参数下的动力特性研究

为研究新兴的人行玻璃悬索桥的动力特性,以某景区人行悬索桥为工程背景,利用Midas Civil 2019建立了三维有限元模型,在经过主缆找形、风缆找形、合并找形得到的成桥模型上通过多重Rite向量法进行了人行玻璃悬索桥的自振特性研究;然后用控制变量法从主缆直径、加劲梁布置形式、风缆预拉力及约束方式等方面进行了参数动力分...     

考虑阻尼值修正的双链式悬索桥地震响应分析

基于复阻尼理论求解等效粘滞阻尼比,以近似描述非经典阻尼体系的阻尼耗能特性,提出了考虑实测阻尼值修正的具有非经典阻尼特性的双链式悬索桥地震响应分析方法。结合一双链式悬索桥,对比分析经典阻尼及非经典阻尼对双链式悬索桥地震响应的影响。研究结果表明:非经典阻尼对双链式悬索桥的地震响应有明显的影响,用经典阻尼模型得不出可靠的解,双链式悬索桥的地震响应分析,应当使用非经典阻尼模型;在初步分析时,纵、竖向地震下非经典阻尼体系的地震响应可分别按全桥混凝土桥塔阻尼比、钢加劲梁阻尼比计算结果代替,以简化计算。     

大跨度板桁加劲梁桥简化建模方法研究

大跨度板桁加劲梁桥的抗风研究需建立全桥模型分析桥梁的动力特性,针对全桥精细化有限元模型单元数多,计算费时等特点,基于桁架和正交异性板的连续化等效板厚公式,将板桁加劲梁的正交异性板简化为桁架,使其成为空间桁架结构。为了保证空间桁架的力学性能与板桁加劲梁等效,分别确定桁架各杆件的截面特性,形成新的简化建模方法。最后以主跨跨径为1 386 m的某板桁加劲梁悬索桥为例,分别建立精细化模型和简化模型,通过分析动力特性对简化建模方法进行验证。结果表明:精细化模型与简化模型的自振频率吻合良好,简化建模方法能满足动力特性的分析要求。     

万州长江二桥桥塔地震反应分析

悬索桥中,桥塔为主要受力构件,其受力复杂。为准确评估其在地震力作用下的反应特性,通过两种方法计算了塔顶弹簧的刚度,并选用其中一个结果作为塔顶弹簧的计算刚度,建立了塔柱的动力分析模型。对桥塔进行了自振特性分析,反应谱分析,时程反应分析。分析结果为设计提供了理论依据,并可为同类型桥梁塔柱的地震反应分析提供参考。     

悬索桥主缆温度场计算

研究目的:精确地计算悬索桥主缆各种状态下的温度场,对于悬索桥的架设至关重要.为此,在一些基本假设的基础上,建立主缆的热分析模型和非稳态热传导微分方程,推导太阳热辐射和热对流边界条件,主缆计算模型的热物性参数则采用了模型试验得到的结果.为了得到特定环境条件下的数值解,建立主缆温度场的计算方法及主缆热平衡矩阵方程.研究结论:通过对某桥梁主缆温度场的有限元计算及与实桥主缆温度场实测结果的对比,证明了计算方法的精确和可靠,可用于悬索桥主缆设计、施工和运营阶段的温度场计算.     

大跨度独塔自锚式悬索桥减隔震措施

为了减小大跨度自锚式悬索桥在地震作用下的主梁纵向位移,以某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥为研究对象,建立Midas空间动力有限元模型,进行动力特性分析,研究在实桥地震波一致激励作用下,铅芯橡胶支座和黏滞阻尼器2种减震措施的减震效果。研究结果表明:通过在桥墩设置铅芯橡胶支座或在塔梁间纵向设置黏滞阻尼器可以有效减小自锚式悬索桥的纵向位移响应。     

中小跨径悬索桥的设计与施工

以一座中小跨径悬索桥为例,介绍了其设计特点,并重点介绍了其施工方面的特点,该方法不同于常规悬索桥施工,采用张拉主缆的方式进行索塔内力的调整。     

万州长江二桥桥塔稳定分析

悬索桥中,桥塔为主要受力构件,受力复杂,对薄壁结构,稳定往往是设计的控制因素。文章对钢筋混凝土桥塔的稳定理论进行了概述,并利用静力法推导得出桥塔纵向稳定计算长度。按照有弹簧约束和无弹簧约束两种情况建立了桥塔的稳定计算模型,对桥塔进行了稳定分析。分析结果为设计提供了理论依据,并可为同类型桥梁塔柱的稳定分析提供参考。     

曲线梁-斜跨拱组合钢桥结构分析与试验研究

针对某50 m跨曲线钢箱梁与60 m跨斜跨钢箱拱组合桥进行空间受力分析,并进行成桥的静载与动载试验.采用ANSYS程序建立全桥的空间有限元模型,并配合自编程序分析组合结构在设计荷载下的受力特征及拱、梁承载状况.根据桥跨结构的受力特性,对钢箱梁和钢箱拱的最不利弯矩截面进行静载试验,测试梁与拱的应力及位移,并进行拉索索力测试.静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下钢箱梁、拱的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构安全储备很大.同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验.动力试验表明,桥跨结构动力特性良好.     

人行钢箱梁桥设计参数的初步研究

在初步设计阶段,为了快速匡算人行钢箱梁桥的梁高及跨径、横隔板间距、防脱空支座间距等关键设计参数,采用Midas Civil建立如下模型:不同跨径和梁高的动力分析模型、不同横隔板间距下的第二体系受力梁格模型、包含人群荷载最不利加载位置的整体模型。分析表明,在梁宽及顶底板厚度不变的情况下,频率与梁高呈正线性相关,与跨径的二次方呈负线性相关;人行桥钢箱梁横隔板间距可以近似取3倍箱梁高度且不大于6 m;简支梁桥支座间距可以取b=(0. 25～0. 3) B,而对于连续梁桥,需大于简支梁要求的支座间距(经过试算后确定)。     

悬索桥成桥主缆线形计算的分段悬链线法

根据悬索桥的受力特点,发展了悬索桥成桥主缆线形计算的精确方法———分段悬链线法。本方法采用解析表达式、用数值迭代计算法解决给定的问题,是一种精确的方法。本文的方法不存在用有限元法或传统的抛物曲线、悬链曲线法计算时的那种假设误差,它根据力学平衡条件和变形相容条件确定各部分的索力和曲线形状,自动计入了索曲线的所有非线性。     

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应，以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象，设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验，并进行有限元计算分析，分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性，纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明，该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著，梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征，其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性，梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性，梁体横截面设计合理，活载作用机理明确，中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据，并为类似桥梁设计提供指导。     

正交异性板设计

以南京长江隧道工程右汊桥梁-独塔自锚式悬索桥为背景,介绍正交异性板的构造、受力特点和简要计算方法。