自锚式悬索桥有限元建模及动力特性影响因素研究

该文以长沙市三汊矶湘江大桥为实例,介绍了利用通用有限元程序ANSYS建立自锚式悬索桥空间动力模型的思路和方法。然后,用此空间模型对该桥进行了动力计算,获得大桥的自振频率和振型。计算分3种不同的荷载工况,分别考虑了恒载静力作用、主缆吊杆初拉力和几何非线性效应对其动力特性的影响。最后,对计算结果进行了总结,得出这些因素对三汊矶自锚式悬索桥动力特性影响的大小和规律。     

自锚式与地锚式悬索桥动力特性对比分析

以朝阳市黄河路自锚式悬索桥主桥为研究对象,采用有限元软件Midas/Civil建立该桥的有限元动力计算模型。考虑重力刚度的影响,对该桥的动力特性进行计算分析,得到结构的自振频率和振型,同时建立与该桥结构参数完全相同的地锚式悬索桥模型进行对比分析,结合计算结果对自锚式、地锚式悬索桥的动力特性和刚度特点进行讨论。最后,在保证初始刚度不变的情况下,考虑不同结构参数变化对自锚式、地锚式悬索桥固有频率的影响,对结果进行分析。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

独塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性研究

为了研究独塔空间缆索自锚式悬索桥动力特性,以青岛海湾大桥大沽河航道桥[跨径(80+l90+260+80)m的空间缆索自锚式悬索桥]为背景,利用MIDAS Civil 2006有限元分析软件建立全桥三维模型,计算出其前10阶自振特性。通过对其动力特性进行分析发现,该自锚式悬索桥除了具有悬索桥的振动特性之外,还有斜拉桥的振动特性;自锚式悬索桥的整体刚度相比地锚式悬索桥有所降低,因而其固有周期较长。     

自锚式悬索桥动力特性及结构参数影响规律研究

以浙江省江山市北关大桥——自锚式悬索桥为工程实例，利用大型通用有限元程序ANSYs建立空间有限元模型，并计算了前20阶频率及振型。然后具体探讨分析了恒载、加劲梁刚度、桥塔刚度等结构参数的变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响规律，同时对1座虚拟的相同跨径的地锚式悬索桥进行了对比分析，比较了这两类桥的动力特性，得到了一些有意义的结论，可为自锚式悬索桥的固有振动分析、抗风抗震设计提供参考依据。     

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异.针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析.结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振.各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型.     

钢管桁架斜塔力学性能分析

以某自锚式斜吊杆悬索桥工程为背景,对该桥钢管桁架斜塔的力学性能进行分析。通过运用有限元软件对该桥主塔分别进行静力分析、特征值屈曲分析、几何非线性和材料非线性稳定性计算,得出在不同荷载工况下该桥的受力状态和稳定系数,并对计算结果进行分析。     

钢箱加劲梁自锚式悬索桥塔、梁地震响应的图表估算法

自锚悬索桥在地震作用下最为关心的是塔和梁的响应。基于弹性概念,提出估算钢箱加劲梁自锚式悬索桥地震响应的图表分析法。该方法通过自锚式悬索桥静力分析和自身结构参数,查找对应图表中系数,对方案设计和初步设计阶段结构地震响应给出估算。     

人行悬索桥人致振动舒适度分析与试验研究

为研究人行悬索桥在人行荷载下的振动舒适度问题,以某景区人行悬索桥为依托,首先通过计算,确定了该人行悬索桥的敏感模态和规范荷载作用下的振动响应;然后,现场实测了该桥动力特性和人致振动响应,得到了该人行悬索桥的自振动力特性参数和多种人行荷载工况下的加速度响应。基于计算和实测结果,综合评价该人行悬索桥的舒适度,并在此基础上进行了调谐质量阻尼器(TMD)的减振分析。结果表明：有限元分析和实测加速度响应均超过了规范限值,该人行悬索桥人致振动问题突出;当人群密度较小时(<0.7人/m²),振动响应随行人密度整体呈线性增长,增长速度与步频相关;人群的行走方式对振动响应的影响较为明显,多列同向行走使振动响应明显增大;TMD的振动控制效果十分明显,TMD的减振效率与TMD的质量比、安装位置等参数有关,对该人行桥而言,质量比为1.25%时,TMD的减振效率最高。     

CFRP主缆自锚式悬索桥静动力性能及其地震响应研究

为了研究CFRP材料作为主缆应用于自锚式悬索桥的静动力特性,以一独塔自锚式悬索桥为例,建立三维有限元模型,分别应用CFRP材料和高强钢材作为其主缆进行对比分析,其中CFRP主缆按照与钢材等强度和等刚度的原则设计,在汽车荷载和风荷载的工况下,比较其静力特性,在横向、纵向和竖向3个方向的地震激励工况下,比较其地震响应特性。分析结果表明:将采用等刚度原则设计的CFRP材料作为自锚式悬索桥的主缆后,主梁弯矩、主缆拉力均有所减小,结构内力有了明显改善,桥梁自身的偏位也较钢主缆的自锚式悬索桥有了大幅度的减小,桥梁结构的振动频率却呈现出增加的状态,这些对于桥梁是非常有利的,而采用了CFRP主缆的自锚式悬索桥表现出更好的地震响应。因此,从静、动力特性及其地震响应而言,采用等刚度原则设计的CFRP主缆的自锚式悬索桥的性能最优。     

自锚式悬索桥结构参数变化对结构静力特性的影响

自锚式悬索桥因其优美的造型受到人们越来越多的关注,近几年来已有多座自锚式悬索桥建成。文章以一座自锚式独塔悬索桥为例,运用MIDAS/CIVIL软件对整桥进行建模,并通过改变主缆矢跨比、加劲梁预拱度、加劲梁轴向和竖向刚度、主缆抗拉刚度,来分析结构参数变化对桥梁静力特性的影响。     

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。     

附加自锚式悬索桥法加固连续箱梁桥效果分析

针对大跨度预应力连续箱梁桥在使用过程中,由于主梁开裂和下挠等病害所造成的桥梁承载力严重不足问题,提出了一种附加自锚式悬索桥法加固方式。该方法的加固结构由桥塔、主缆、吊杆和组合型钢组成,加固时通过改变桥梁的受力状态达到加固效果。以某严重开裂的(72+120+72)m连续梁桥为背景,采用附加自锚式悬索桥法加固该桥,通过有限元计算,考虑不同荷载组合、预应力损失、超载等因素的影响,对比分析了加固前后桥梁结构的力学特性。研究表明:附加自锚式悬索桥法能有效控制主梁的内力与挠度,并抑制主梁裂缝的发展;但在超载作用下主梁中支点截面上缘主拉应力超限,在桥梁使用过程中车辆超载对其损伤的影响应予以重视。     

自锚式单索面悬索桥地震响应分析

对自锚式悬索桥的动力特性进行了分析,选取3组实际记录的地震波,对自锚式悬索桥进行地震作用下的动力时程分析,有关经验可供相关专业人员参考。     

自锚式悬索桥静动力分析及其试验研究

针对目前对自锚式悬索桥试验研究较少的现状,以江山北关自锚式悬索桥为例,进行初始平衡状态分析,利用有限元软件建立了自锚式悬索桥空间分析模型,考虑了主缆吊杆初始张拉力影响,分析该桥的静动力特性。然后,通过典型的实桥静动载试验研究来验证理论分析,结果表明理论计算值和实测值吻合较好,北关大桥的刚度和强度满足规范要求。     

自锚式悬索桥静动力分析及其试验研究

针对目前对自锚式悬索桥试验研究较少的现状,以江山北关自锚式悬索桥为例,进行初始平衡状态分析,利用有限元软件建立了自锚式悬索桥空间分析模型,考虑了主缆吊杆初始张拉力影响,分析该桥的静动力特性。然后,通过典型的实桥静动载试验研究来验证理论分析,结果表明理论计算值和实测值吻合较好,北关大桥的刚度和强度满足规范要求。     

自锚式悬索桥静力特性模型试验研究

为研究自锚式悬索桥在运营阶段的静载响应规律,以应变相等为原则,按静力相似理论对哈尔滨市三环西线跨松花江大桥主桥进行1∶50缩尺模型试验研究.以轴向刚度、弯曲刚度相似为主进行模型设计,重点关注桥梁的受力与变形性能.根据有限位移理论的仿真分析,结合相关规范的规定,制订桥梁静力试验工况及试验方法.基于最不利加载工况下的试验数据,对该桥的主缆、吊索、主梁的受力及变形特征进行分析.结果表明:双塔对称体系自锚式悬索桥的边主跨挠度分布情况与三跨连续梁类似,但由于竖向索力的弹性支撑作用,结构挠度减小,证明结构在静力作用下能承担的荷载更大;各关键构件荷载安全系数均在规范限值以内,大桥结构受力偏于安全;各测试工况试验值与理论计算值总体吻合较好,模型能较好反映实桥的受力特性,同时也印证了缩尺模型设计的合理性.     

自锚式悬索桥合理成桥状态及受力特性研究

结合自锚式悬索桥受力和施工特点,以鄂尔多斯市某双塔三跨自锚式悬索桥为工程背景,对自锚式悬索桥合理成桥状态的计算方法、吊索张拉顺序和动力特性展开研究,实践表明,采用基于影响矩阵的零位移法确定自锚式悬索桥合理成桥状态的方法,简单实用,计算精度高,具有较高的工程应用价值,经验算成桥运营状态结构强度和刚度均满足设计要求。采用无应力状态法进行正装分析,通过对比分析施工阶段桥梁结构的响应,优化吊索张拉顺序,明确了合理施工状态,包括缆形、吊索力、索鞍预偏量等。通过对桥梁结构进行动力分析得到一些结论可为同类桥梁提供参考。     

自锚式悬索桥

介绍了自锚式悬索桥的起源、分析理论以及发展前景,对这种独特桥型的发展、应用和优缺点进行了分析.以日本大阪的北港桥为例把传统的吊桥理论与有限元分析相比较.最后评价了自锚式悬索桥的发展潜力,提出了几点建议.目的是以北港桥为例阐明自锚式悬索桥的结构行为.     

自锚式悬索桥

介绍了自锚式悬索桥的起源，分析理论以及发展前景，对这种独特桥型的发展，应用和优缺点进行了分析，以日本大孤的北港桥为例把传统的吊桥理论与有限元分析相比较，最后评价了自锚式悬索桥的发展潜力，提出了几点建议。目的是以北港桥为例阐明自锚式悬索桥的结构行为。