大跨桥梁风致抖振时域分析及在ANSYS中的实现

通过对准定常气动力模型[1]进行双变量泰勒展开,导出与自激力等价的12阶单元气动阻尼矩阵和气动刚度矩阵,自激力以单元气动阻尼矩阵和单元气动刚度矩阵的形式在ANSYS中以Matrix27矩阵输入,提出一套在ANSYS中实现大跨度桥梁抖振分析的简便方法.通过对一座大跨度斜拉桥进行抖振时域分析,计算结果表明本文方法的计算结果与该模型的精确结果几乎完全一致,充分说明了本文方法的正确性和实用性.     

大跨连续刚构桥最大悬臂施工阶段风致抖振响应

当大跨连续刚构桥由于基频降至自然界脉动风的卓越频率区时,其风致抖振响应不可忽视。以十堰市将军河汉江大桥为工程背景,首先基于改进的Iwatani线性回归滤波器法,模拟桥址处的脉动风场;之后,采用Davenport准定常抖振力模型,分析该桥最大悬臂施工阶段的风致抖振响应,并与该桥的静阵风响应值进行对比分析;最后,利用抖振分析结果对该桥施工人员的安全性和舒适性进行预评。     

大跨斜拉桥施工与成桥状态风致抖振响应分析

为研究大跨斜拉桥成桥与施工状态的风致抖振响应,分别采用时域和频域方法对一座典型大跨斜拉桥的成桥状态、施工最大双悬臂与最大单悬臂状态进行了数值计算.采用改进的谐波合成法模拟桥梁结构的随机脉动风场,基于有限元编程,实现了考虑自激力的斜拉桥抖振时域分析,使用多模态耦合分析方法进行斜拉桥的频域抖振分析.分析结果表明:在主梁设计基准风速下,成桥状态和施工状态的横桥向和扭转角抖振位移均较小,施工最大双悬臂中跨悬臂端点竖桥向抖振位移较大,在施工中应妥善处理;成桥与施工状态下的主塔塔顶抖振位移均较小,施工过程中可以不考虑主塔顶部的位移控制;基于合理模拟风场的时域计算方法,能够考虑各种非线性因素,能够较好地反映斜拉桥的抖振响应;不考虑气动导纳的频域计算会夸大斜拉桥的抖振响应,考虑Sears函数作为气动导纳的频域计算方法会低估斜拉桥的抖振响应.     

高墩大跨连续刚构桥最大双悬臂施工阶段抖振分析

笔者提出一种改进的谐波合成法,利用该方法仿真得到桥位处的脉动风时程。基于Miyata T准定常气动力模型,在Ansys中引入自激力的影响,对北山特大桥最大双悬臂施工阶段进行风致抖振时域分析,侧重研究结构线性与结构非线性对高墩大跨连续刚构桥风致抖振动力响应的影响。研究结果表明:考虑几何非线性的影响,结构抖振响应略大于线性情况下的响应;在设计基准风速下高墩大跨连续刚构桥表现出一定的几何非线性行为;将脉动风荷载作用下的结构响应值和静、阵风荷载作用结果比较,得到脉动增大系数。     

小沙湾黄河特大桥风致抖振时程分析

小沙湾黄河特大桥地处峡管效应较大的风口处,是一座预应力混凝土高墩大跨连续刚构桥.以ANSYS有限元软件为分析平台,建立了该桥的成桥阶段和最大悬臂施工阶段的有限元模型.采用FORTRAN语言编制了基于Geodatis改进型谱表示法的脉动风速模拟程序.根据Dav-enpon准定常理论由模拟风速求得作用于有限元模型节点上的时程抖振力,进而对成桥阶段和最大悬臂施工阶段的风致抖振响应进行时程分析.最后对静阵风荷载和脉动风荷载作用下的结构响应值进行了比较,得到脉动增大系数.     

基于模态综合理论的斜拉桥时域抖振分析方法

基于大跨度斜拉桥风致抖振时域分析的复杂性,为提高时域分析效率,引入模态综合理论,提出一种斜拉桥抖振时域分析方法,并通过算例自编程序验证其正确性与可行性。考虑自然风的相关特性,采用谱解法将三维随机风场简化,横桥向和顺桥向风速谱采用沿高度变化的Simiu谱,竖向风速谱采用Lumley—Panofsky谱,编制程序实现大跨度斜拉桥随机风场的数值模拟,得到施加于结构上的风荷载时程。研究表明,大型结构的动力响应主要受若干低阶振型控制,因此在斜拉桥时域分析过程中引入模态综合理论,实现了抖振力和自激力的时域化过程,并且全面地考虑了气动阻尼、气动刚度和气动耦合作用的影响,有效地解决了考虑自激力的时域化过程复杂、计算代价过大的问题;最后通过编制程序对一座大跨度斜拉桥进行不同风速下的抖振时域分析,验证了其实用性。     

龙潭河大桥风致抖振时域分析

龙潭河大桥是一座最高墩高为179m,总长为812m的混凝土连续刚构桥,为高柔的风敏感结构。在分析抗风性能时,使用大型通用有限元软件ANSYS。建立了龙潭河大桥成桥阶段和最高墩施工最大双悬臂阶段的有限元模型,分析了模型的动力特性,根据Geodatis改进型的谱表示法模拟了桥梁的随机脉动风速场并进行了检验,然后基于准定常理论计算了作用在模型上的抖振力时程。最后由时程分析分别求得了两阶段抖振时域分析的结果。分析结果为龙潭河大桥的抗风设计提供了依据。可供同类桥梁设计参考。     

大跨度桥梁抖振响应的直接估算方法

大跨度桥梁结构抖振响应的预测主要通过全桥气弹模型抖振响应试验和基于节段模型试验识别气动参数的理论计算2种方法。但由于试验中大气边界层湍流特性的模拟与实际存在一定的偏差,因此无法准确估计实际桥梁结构的抖振响应。为解决实际大跨度桥梁结构抖振响应预测的精度问题,在片条假设成立的条件下,通过数学推导提出了综合传递函数的概念。该函数是气动导纳函数和考虑了自激力的机械导纳函数的组合,其将湍流的脉动特性与由湍流引起的桥梁结构的抖振响应直接联系在一起,并基于此提出了一种预测大跨度桥梁抖振响应的直接计算方法。以坝陵河大跨度悬索桥为例,在两不同风场中分别进行全桥气弹模型风洞试验,通过模型抖振响应及模拟风场测量的试验结果识别两不同风场中的综合传递函数,发现二者结果几乎一致。理论及试验分析表明：对于展宽比较大的大跨度桥梁结构,综合传递函数仅与结构固有特性及参数有关,与风场特性无关;基于综合传递函数获得抖振响应的方法省略了传统分析方法中气动参数的识别及抖振力的计算,可通过测得实桥桥址处的湍流特性,利用风洞试验中识别的综合传递函数直接计算获得实桥准确的抖振响应。最后通过算例给出了综合传递函数的应用方法,为大跨度桥梁抖振响应的准确预测提供了方法,并可为节段模型试验直接预测实桥抖振响应提供思路。     

崖门大桥施工阶段风致振动时域分析

介绍崖门大桥施工阶段3个抗风不利状态——独塔状态、最大双悬臂状态以及最大单悬臂状态下结构的抖振响应时域分析过程，其中在计算主梁气动力时考虑了气动导纳函数的影响，并修正了准定常假定下的气动力列式，使之能在一定程度上反映主梁断面气动导数的影响。数值计算结果与风洞试验结果基本吻合，说明此方法的正确性与实用性。并对有关结果进行了讨论，得出若干结论。     

钢桁梁悬索桥抖振响应及其影响参数分析

钢桁梁是双层桥面悬索桥及峡谷地区悬索桥常用的加劲梁形式,该类加劲梁构件众多、阻风面积大,在脉动风荷载作用下的抖振响应非常显著。采用Davenport抖振频域方法对某钢桁梁悬索桥的顺风向、横风向及扭转方向的抖振响应进行分析。抖振有限元频域分析表明:抖振位移主要由加劲梁各方向的1阶振动模态控制,高阶模态的参与效应可以忽略;对于抖振加速度,高阶模态有较大贡献。进一步研究了定常及非定常自激气动力形式对气动阻尼的影响,结果表明准定常自激力描述竖向及侧向模态的气动阻尼具有足够的精度,但描述扭转模态的气动阻尼还存在很大的近似性。     

粤海通道铁路栈桥结构技术特点

粤海通道铁路栈桥是我国第一座海上铁路栈桥,其结构技术与普通桥梁有很大差异。简要介绍粤海铁路栈桥的结构技术特点。     

下承式城市钢桁架桥上部结构设计与分析

钢桁架桥主要应用于铁路桥梁,公路桥梁和城市桥梁中较少选用,但是在城市道路及公路领域选用钢桁架桥有很多特殊的优越性,例如,架设速度快,适应当今快速、重载交通的需要,可以为公路和城市增添景观等。该文介绍了大连市中心新建菜市桥上部结构的设计要点及桥梁的结构构造,主桁采用平面及空间两种方式建立有限元模型的分析过程和桥梁的主要承重结构横梁的计算。结果表明,该设计选取主桁杆件为焊接工字形截面和H型钢,可以满足高强螺栓的设计和施工要求,采用平面和空间分析主桁的结果吻合很好,考虑桥面板与钢横梁作为钢-混凝土组合结构共同工作,符合实际结构工作状态。该设计可供以后公路、城市钢桁架桥设计参考。     

厦门市湖里大道立交桥设计

介绍位于弯道上的双孔中承式预应力混凝土刚性系杆柔性拱桥的设计特色；桥梁采用预应力混凝土连续弯斜腿刚构作为刚性系杆，柔性拱上垂直吊索沿梁布置成柱面。     

桥梁常见病害与补强加固方法

桥梁在长期的自然环境和使用环境的作用下,会逐渐产生损坏,造成梁体裂缝、开裂、破损等问题,甚至影响到桥梁结构安全。通过桥梁病害及成因分析及某桥加固处理的设计实例,从设计的角度提出了一些有针对性的处理办法,有关经验可供相关专业人员参考。     

青银高速公路济南黄河大桥总体设计

介绍济南黄河三桥项目概况、建设条件、主要技术标准、总体设计等有关情况。     

葡萄牙塔古斯大桥改扩建工程

为应对持续增长的交通量,葡萄牙工程师们从1996年开始,对1966年建成的塔古斯大桥进行了彻底的翻修和扩建,在不中断交通条件下,历时3年,把原先的4车道公路桥变成6车道公铁两用桥,加装了2条主缆,更换了下层桁架,加铺了铁轨,拓宽了公路桥面,并重新命名为4月25日桥。4月25日桥的改扩建措施为今后的桥梁维护改造提供了新思路。     

天兴洲大桥钢桁梁桥整节段架设技术

天兴洲大桥跨越南汊正桥为(98 196 504 196 98)m双塔三索面斜拉桥,介绍大桥钢桁梁整节段架设的总体施工方案及主要关键技术。     

万州长江大桥钢桁拱梁架设墩顶布置设计

介绍万州长江大桥钢桁拱梁架设中墩顶布置的参数、设计特点及操作要点。     

异形独塔全封闭双层桥面斜拉桥施工技术

深圳皇岗—香港落马洲人行通道桥为双层钢结构全封闭桥面双索面异形独塔斜拉桥，主跨133．65m，介绍大桥主要施工难点及方案措施。     

广东公路桥梁（混凝土结构）典型病害现状成因分析及加固整治（一）

由于运营条件的改变,设计及施工不当,灾害荷载和环境作用等原因,许多在役桥梁出现了病害。针对广东省主要公路桥梁典型病害现状,分析了其成因,并选择有代表性的工程实例介绍了相应的加固方案,同时简述了桥梁加固技术的发展及对新建桥梁的思考。因篇幅较长,分两次刊登。