斜拉桥断索分析中破断拉索位置的参数分析

采用ANSYS软件建立某双塔斜拉桥的有限元模型,计算全桥不同位置斜拉索的突然破断对剩余结构造成的动力响应,通过对比,获取造成最大动力响应的斜拉索位置。同时,对破断拉索位置进行参数分析,找出断索分析中的关键拉索,所得结论期望用于工程设计中的断索工况校核。     

风、列车作用下大跨度斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥在随机风、列车动力作用下索-梁相关振动导致的拉索振动状态,开发三维空间非线性有限元动力计算程序、列车动力学模型、风场模拟算法,以实际斜拉桥为研究对象,建立全桥三维有限元计算模型进行详细的计算分析。首先,分别使用拉索不分段与分段的全桥模型进行模态计算,讨论拉索局部振动特性与全桥振动特性之间的关系。然后,计算在简谐外激励作用下斜拉桥全桥的非线性振动时程,对比单根拉索在端部位移激励下的非线性振动特性与全桥结构中拉索发生大幅索-梁相关振动之间的差别,依据非线性振动理论,讨论实际斜拉桥中拉索发生索-梁相关振动的共振条件。最后,使用拉索分段的斜拉桥全桥模型,研究在三维空间中,风场动力作用、列车动力作用、风-列车-桥梁耦合动力作用在各个工况下对斜拉桥全桥索-梁相关振动的影响。研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,在实际日常运营状态下,风和列车的作用不会使结构进入非线性振动状态;单独的风或列车动力作用不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件;风-列车-桥梁耦合动力作用下拉索振动相对单独的风、列车作用更为明显,但也不会使拉索达到索-梁相关振动的共振条件。     

公路钢拱塔斜拉桥车致振动试验与数值分析

为了研究沈阳市三好桥(公路钢拱塔斜拉桥)在汽车荷载作用下的动态响应,通过测试得到不同速度的车辆通过时桥梁的竖向振幅和冲击系数,通过数值分析得到不同阻尼桥梁相应的动态响应和动力放大系数。分析结果表明:桥面平整的桥梁可采用数值方法计算桥梁的动态响应及其动力放大系数;主梁的位移和弯矩的冲击系数与车速呈波动变化,塔根弯矩的冲击系数、斜拉索和水平索最大索力和应力幅的冲击系数随着车速的增大而增大;不考虑阻尼时,桥梁各响应量的冲击系数的值偏大;考虑阻尼比时,各响应量的冲击系数随着桥梁阻尼比的增大而减小;阻尼比较小的桥梁,阻尼比对其动力响应影响较小。     

拉索损伤对无背索斜拉桥自振特性影响分析

为了研究拉索损伤对无背索斜拉桥自振特性的影响,对金州无背索斜拉桥进行有限元计算,得出该斜拉桥的自振特性,对比分析了不同拉索损伤和拉索不同损伤程度下桥梁的自振特性。     

对于大跨直立混凝土斜拉桥体系动力性能的分析

基于传统大跨混凝土索塔斜拉桥结构基础上,构建了相同几何尺寸的CFRP索RPC梁斜拉桥体系。采用MIDAS软件对两种桥梁结构进行了动力特性分析,研究结果表明:新模型中采用RPC主梁材料具有较高的比刚度和比强度性能,在保证模型竖弯振型对应频率在80%有效范围内前提下,提高了桥梁整体结构的竖向刚度和桥梁基频,延缓了主塔可能产生的侧弯振型,保证了RPC主梁CFRP拉索斜拉桥具备优良的动力性能,从而提高了地震作用下斜拉桥体系的变形性能和受力性能。     

CFRP索斜拉桥的动力特性分析

采用CFRP拉索是解决传统钢拉索腐蚀退化问题的根本途径,由于CFRP的自重仅为钢材的1/5,当跨径很大时,CFRP索斜拉桥的动力特性与钢索斜拉桥的动力特性会有区别,为此,以探索性设计的跨径为1 000 m的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥为例,采用有限元法对比分析了2种拉索斜拉桥主要的动力特性,并研究了成桥初应力对斜拉桥动力特性的影响。鉴于当前对影响斜拉桥动力特性的一些关键参数少有系统研究的状况,详细分析了不同结构体系、辅助墩设置个数、拉索空间布置型式、边中跨跨径之比等参数,对CFRP索斜拉桥的动力特性的影响,得出了若干结论,为CFRP索斜拉桥的优化设计提供理论依据。     

斜拉索的腐蚀案例与分析

根据收集的国内外文献资料,介绍了12座斜拉桥的换索案例。这些斜拉桥的拉索设计寿命均不低于30 a,但实际使用均未达到设计寿命,换索的主要原因是斜拉索的腐蚀。最严重的斜拉索腐蚀导致桥梁营运过程中的断索事故。由于斜拉索的防护体系和构造特点,目前还没有十分有效的监测斜拉索腐蚀的方法,只能通过开窗检查。斜拉索一旦锈蚀,其抗疲劳强度迅速下降,应尽快换索,以确保桥梁安全。     

超大跨混合梁斜拉桥极限承载能力研究

为研究超大跨混合梁斜拉桥在汽车荷载作用下的塑性区发展过程和极限状态下的破坏机理,以贵州鸭池河特大桥(主跨800m双塔双索面混合梁斜拉桥,边跨主梁采用预应力混凝土箱梁,主跨主梁采用钢桁梁)为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,逐级施加汽车荷载,分析不考虑断索和考虑断索2种情况下该桥的破坏过程和承载能力。结果表明:随着荷载的增加,钢桁梁先产生受压塑性区和受拉塑性区,随后斜拉索到达屈服应力;不考虑断索情况下,斜拉索逐步屈服后钢桁梁受压塑性区和受拉塑性区不断扩大,结构最终失效,破坏表现出略好的延性;考虑断索情况下,第1根斜拉索屈服后断裂引起周围斜拉索的连续瞬时断裂导致结构破坏,破坏呈现明显的脆性;不考虑断索和考虑断索情况下,极限状态时的荷载系数λ分别为11.69和11.12。     

斜拉桥斜拉索防腐保护问题分析与建议

斜拉桥斜拉索的腐蚀破坏将直接影响桥梁结构的安全与使用寿命,国内、外已出现大量由于斜拉索破坏而进行换索的典型案例.目前斜拉桥斜拉索的常用防护形式为高密度聚乙烯(HDPE)护套,该类护套易发生开裂和老化而导致斜拉索锈蚀.为了研究斜拉索的防腐保护问题,对HDPE护套防护破坏的因素:索体交变应力、HDPE原材料特性、自然环境、施工作业方式和斜拉索的不均匀截面形状等进行分析,在此基础上提出采用长纤维增强护套结构以及在斜拉索护套与斜拉索之间设置粘弹性隔离层的防护建议.     

基于数据驱动的斜拉索异常振动分析及预警

视频监控表明,某斜拉桥的斜拉索在2016年2月1日发生肉眼可见的异常振动。为了解异常振动发生期间,桥梁风环境及结构振动响应变化,对斜拉索异常振动期间的斜拉索、桥面和桥塔加速度、风环境进行了分析,计算获得了斜拉索振动加速度均方根、振动位移及均方根、斜拉索索力、桥梁结构模态参数,并分析了斜拉索振动与风环境的相关关系。分析结果表明,桥梁结构仍处于安全状态,并依据斜拉索振动监测数据,建议了斜拉索振动的监测预警阈值。     

断索对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响

为了研究拉索断裂对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了西安市某大桥的三维仿真模型,首先将该模型的各参数与设计值及规范进行对比以验证模型的合理性,然后分析了不同位置、不同数量的拉索断裂后,主梁线形、拉索索力、主梁及索塔应力的变化规律。结果表明:正常运营条件下,斜拉索断裂对主梁线形的影响大于水平索,中间索断裂对跨主梁线形的影响大于外侧索和内侧索,拉索对两系梁之间主梁段线形的影响基本可以忽略;任意拉索的断裂会引起其附近拉索索力增加,外侧斜拉索断裂会导致与其相邻水平索的索力以及另一跨斜拉索索力明显降低,但内侧斜拉索的断裂对与其相邻的水平索和另一跨斜拉索索力的降低不太明显,水平索断裂会引起与其相邻的两根斜拉索索力下降,且下降量值基本相同;双索断裂后主梁挠度和索力变化均近似符合叠加原理,双索断裂后,主梁位移最大增加50.2%,但仍满足1/500挠跨比的要求,纵向对称断索较横向对称断索和原点对称断索危险;少量拉索断裂不会引起结构达到极限承载能力,当两根危险索同时断裂,断索后剩余拉索索力最大为836 MPa,安全系数仍然达到2.2;断索对剩余拉索承载力的影响要高于对主梁和索塔的影响。     

月牙形主塔斜拉桥内侧拉索的力学性能研究

异形主塔斜拉桥因其造型新颖美观,在市政桥梁中得到了推广应用.为了研究月牙形主塔斜拉桥的内侧拉索对结构力学性能的影响,采用有限元分析软件Midas/Civil建立了有限元计算模型,分别考虑受力索位置、内索造型、拉索的垂度效应以及内索索力优化,计算6种不同的内侧拉索布置方案对斜拉桥主梁、主塔、拉索的影响,对比分析影响结构受...     

无背索斜拉桥结构设计与施工

无背索斜拉桥是一种新型斜拉桥,其造型独特,且极具视觉冲击,适合于对景观要求较高的城市桥梁。为了全面了解其结构构造、受力特点及动力特性,以某无背索斜拉桥方案设计为例,详细介绍了主塔、主梁、拉索等主要构件结构设计,并通过建立三维有限元模型,分析了其动力特性与稳定性。结果表明,一阶失稳模态为主塔侧弯,其稳定系数偏高,主塔截面仍有优化空间。另外,分析了无背索斜拉桥的斜塔倾角及主梁截面形式选取等关键技术问题,并介绍了无背索斜拉桥施工方法     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

三塔斜拉桥动力特性影响参数分析

桥梁动力荷载响应与自身动力特性密切相关,非常规斜拉桥的特殊动力特性是决定结构响应的内在原因,进行了三塔斜拉桥结构动力特性影响参数分析。计算结果表明:中等跨度三塔斜拉桥1整体扭转刚度大,扭弯频率比高,有利于提高结构的抗风能力;2该斜拉桥的振型及其频率对加劲梁弹性模量不敏感;3增大斜拉索截面不利于提高三塔斜拉桥结构的整体抗扭刚度;4横向抗风支座对索塔振型影响不大,解除横向抗风支座会大幅降低低阶振型频率,致使桥梁侧弯振型频率较低;5边跨辅助墩可以大大提高结构体系的整体刚度。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法。该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力。以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

营口辽河公路大桥抗震性能研究

以营口辽河公路大桥为背景,对斜拉桥的抗震性能进行研究.从斜拉桥的抗震分析方法和动力分析模型入手,研究斜拉桥的结构动力特性,用斜拉桥地震响应的反应谱法和时程积分法分析计算.动力特性分析结果表明初始索力和重力对结构的动力特性的计算结果影响很小.对于大跨度斜拉桥至少取前30个振型进行反应谱分析才合理.在3个方向的地震作用下,采用反应谱法计算,斜拉索的地震力较小,静内力加动内力均小于索的设计值,索始终保持弹性工作,且无松弛现象.以全飘体系顺桥向+竖向输入地震波进行时程分析,计算出塔根部支座反力、辅助墩及边墩支座反力、节点位移最值、拉索单元轴力最大值,并绘出顺桥向和竖向EL-centro地震波时间历程曲线图.     

斜拉桥施工期取代临时墩的拉索平衡结构体系研究

斜拉桥上部结构双悬臂施工时,可采用临时拉索平衡结构体系代替传统的临时墩来抵抗不平衡荷载作用。为分析施工期拉索平衡结构体系下大跨度斜拉桥的结构受力和抗风性能,以港珠澳大桥青州航道桥为背景进行研究。基于平衡措施设计的基本原则,在桥梁边、中跨主梁与桥塔承台间设计了临时拉索连接的结构体系,采用MIDAS Civil软件建立全桥模型,分析双悬臂施工中最不利工况下的桥梁受力,并进行了比例为1∶70的全桥气动弹性模型风洞试验。结果表明:拉索平衡结构体系能够增强大跨径斜拉桥双悬臂施工状态下抵抗各种不平衡静荷载作用的能力,提高桥梁抵抗动风荷载作用的能力,降低施工期的抖振响应;拉索平衡结构体系下的桥梁受力和抗风性能均满足要求,该体系能够保证斜拉桥在上部结构施工中的结构安全。     

约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响研究

约束关键装置是桥梁的“关节”,对桥梁的正常运营发挥着至关重要的作用。以黄茅海三塔斜拉桥为工程背景，针对黄茅海三塔斜拉桥采用的约束体系，研究了不同约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响。结果表明，约束关键装置损伤对大跨度三塔斜拉桥动力响应的影响相对较小，但约束关键装置损伤可能会导致弹性索发生断索破坏，阻尼器丧失耗能能力以及支座发生局部损伤。因此，三塔斜拉桥服役期间应重点关注约束关键装置的运营状态，加强对约束关键装置的养护力度，尽量减少约束关键装置损伤的机率。     

青岛海湾大桥局部索构件失效对结构的影响及对策研究

以青岛海湾大桥航道桥为背景,采用半动力分析方法,研究分析了悬索桥吊杆及斜拉桥拉索失效后对周边结构的影响。结果表明：悬索桥吊杆的强健性较斜拉桥斜拉索好,单根或两根吊杆失效时不影响结构整体安全;而对于斜拉索,在两限或三根拉索失效时,结构可能因主梁应力的储备不足而破坏。根据分析结果,制定了结构损伤等级,给出了相应管理养护措施...