桥梁倒塌模式识别方法:理论分析

针对连续梁桥和单塔斜拉桥2种桥型,提出了基于极限分析理论的桥梁倒塌模式识别方法.首先建立以破坏点位置和位移为参数的单塔斜拉桥及连续梁桥的倒塌模型,运用极限分析理论求解导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点及其破坏形式,并得到极限承载力.与有限元计算方法的比较可知,该方法可用于桥梁概念设计阶段,以快速识别桥梁倒塌模式,...     

异形斜塔混合梁斜拉桥极限承载力分析

为了研究异形斜塔混合梁斜拉桥极限承载力,基于几何、材料非线性理论,采用大跨径组合体系桥梁极限承载力的非线性分析方法,建立了异形斜塔混合梁斜拉桥的数值分析模型。分别采用横向对称及偏心均布荷载形式,针对结构各控制截面的最不利加载工况,对异形斜塔混合梁斜拉桥的临界荷载及极限承载力进行了计算,得到该桥梁结构失稳以及材料屈曲发生区域以及极限承载能力,研究成果可供同类桥梁分析参考。     

基于可靠度的船撞桥梁倒塌概率分析

针对大型复杂桥梁,运用可靠度理论对船撞桥梁倒塌概率进行计算是船撞评估方法发展的必然趋势.基于可靠度理论,将VC++与通用有限元软件ANSYS结合,编制了ANSYS-响应面法船撞桥梁可靠度计算程序.并采用该方法对嘉陵江黄花园大桥的船撞桥梁倒塌概率及可靠度灵敏度指标进行了计算.结果表明:当桥区水位处于174 m常水位时,船撞桥墩的倒塌概率较大;影响桥梁在船撞作用下倒塌概率的主要因素是容重、船舶撞击速度、船舶撞击角度、混凝土抗压强度.     

混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度计算

针对斜拉桥施工期的可靠度分析中不存在显式的极限状态函数的问题,提出了一种改进的虚拟中间变量法,在标准正态空间内重构极限状态曲面;在现场调查和室内试验的基础上,分析了混凝土斜拉桥施工期的设计变量的时变规律;结合现有的桥梁施工控制分析程序,提出了混凝土斜拉桥施工期的时变可靠度的计算方法。算例结果表明:改进的虚拟中间变量法具有高效性和精确性,并且可以利用现有的桥梁施工控制计算程序,对于斜拉桥施工期的安全性评价具有重要意义。     

奉节长江大桥成桥荷载试验研究

介绍奉节长江大桥大跨径斜拉桥荷载试验的主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁结构的实测应力、挠度进行对比分析.试验结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足设计要求.研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考.     

重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的索力和线形控制

为了使斜拉桥在施工过程中的索力和线形能符合设计要求,对重庆忠县长江大桥斜拉桥主梁悬浇施工阶段全桥的线形和索力进行了控制,采用桥梁博士软件模拟斜拉桥施工过程,通过理论计算和实测数据进行对比、分析.数据表明,索力和线形基本符合设计计算值,并能确保桥梁施工的安全性.     

斜拉桥内力状态及损伤识别方法的研究

该文提出了基于反演理论的有模型识别方法作为桥梁内力状态及损伤识别方法,并利用该方法对一座斜拉桥进行了内力状态识别.识别时根据恒载状态下各斜拉索锚点处主梁位移构造目标函数,以各斜拉索索力为约束条件和正则化条件,联合采用多步识别法和概率可靠度法对本桥的状态进行了内力状态识别,所得结果能够满足工程精度要求,说明该方法对于斜拉桥进行内力状态识别是可行的.     

基于非线性有限元分析的新型锚固块设计

锚固块是体外预应力桥梁的关键构造之一.目前采用的锚固块都是由钢筋混凝土构成,其体积和自重较大,受力较复杂,一定程度上约束了体外预应力在桥梁上的应用.借鉴钢锚箱在斜拉桥索塔上应用的成功经验,采用理论计算和非线性有限元分析相结合的方法对体外预应力混凝土桥梁的钢锚箱进行设计和计算.结果表明,钢锚箱可用于体外预应力混凝土桥梁,其自重只有混凝土锚固块的50％,该结果可为体外预应力桥梁钢锚箱设计提供参考.     

强风区大跨度斜拉桥风致振动灾害风险评估

在风与桥梁结构相互作用的过程中,由于存在多种不确定因素,可能会导致出现不同程度的风振灾害,并且大跨度斜拉桥出现风灾后的损失严重。介绍了一般风险分析理论构架,在此基础上划分了桥梁结构风险概率限值范围,并建立了风灾风险评估矩阵。采用层次分析法对大跨度斜拉桥建立风险层次分析模型,并利用有限元模型——蒙特卡罗评估方法对其进行风灾评估。结合ALARP准则对斜拉桥的风致振动灾害风险评估体系进行研究,依据风洞试验与有限元计算结果识别出其风险等级。     

杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥施工控制

以杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥为背景,根据斜拉桥的结构特点,对全桥进行了仿真计算和施工控制研究.利用最小弯曲能量法和影响矩阵法进行合理成桥状态分析和合理施工状态的分析,按照自适应与反馈理论结合的施工控制方法进行施工过程控制,北通航孔斜拉桥的施工控制取得了良好的效果.实践证明,文中介绍的理论分析和施工监控方法是合理的,对同类型桥梁的施工监控有一定参考价值.     

斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计

在现有斜拉桥计算理论和结构优化理论的基础上,系统地考虑斜拉桥设计中应注意的多方面因素,确定了斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计的设计变量、约束条件和目标函数,建立了优化设计的数学模型,并进行了算例分析。算例结果表明,利用建立的优化模型结合有限元方法对斜拉桥部分构件进行数学优化是可以实现的,其结果也能满足一定的工程精度。     

混凝土斜拉桥施工控制温度影响及其现场修正

提出了结合温度实测值描述混凝土斜拉桥温度场的分段多项式函数法,并在现场试验的基础上对斜拉桥温度影响的计算方法进行了研究;根据前支点挂篮悬臂现浇法的特点,提出了一套完整的可结合施工控制参数识别和预测的温度影响现场控制和消除处理方法,该方法能够实时地应用于现场分析.经过实桥施工过程验证,该方法具有较好的控制效果,可用于斜拉桥施工控制温度影响的现场修正.     

斜拉桥主体构件景观设计

结合松花江大桥桥梁景观设计,探讨斜拉桥主体构件各部分的景观设计,其中包括了斜拉桥主体构件景观设计的总体方针,标准性构筑物的设计分析,斜拉桥均衡稳定性的景观设计分析,斜拉桥桥塔、拉索、桥墩的造型设计及比选景观设计方案。使松花江大桥成为一件大地艺术品,为哈市景观增添新亮点。     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。     

曲塔混合梁斜拉桥的非线性稳定分析

介绍了曲塔混合梁斜拉桥的结构形式和稳定性分析方法。根据曲塔混合梁斜拉桥的受力特点,建立斜拉桥施工阶段几何非线性分析的有限元模型,完成了斜拉桥施工过程的仿真分析。在考虑了几何非线性和材料非线性效应的基础上,进行斜拉桥施工阶段和成桥状态的稳定性分析。结果表明,几何非线性对结构整体稳定性影响显著,在考虑几何非线性效应的基础上,材料非线性对稳定性的影响可忽略不计。     

世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究

以跨径为720 m、桥面距地面516 m的世界第一高钢桁梁斜拉桥—北盘江大桥为例,采用有限元软件MIDAS/CIVIL2016建立有限元模型,进行大桥自振特性理论分析。介绍了钢桁架斜拉桥动力荷载试验方法和过程,对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明,大桥数值分析与实测数据吻合较好,实测整体刚度大于理论刚度,具有一定的安全储备,结构受力特性正常,可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考。     

基于影响矩阵和粒子群算法的异形斜拉桥调索

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础。异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有不适用性,且迭代法需要进行多次试算,过程较为繁琐。粒子群算法可以高效便捷地得到合理的成桥状态,实现索力优化的自动化和智能化。为验证结合粒子群算法的索力优化方法的可行性,以某异形斜拉桥项目为背景,建立三维有限元模型,结合影响矩阵法和粒子群算法编MATLAB程序对桥梁斜拉索的初始索力进行求解,并与传统迭代法的优化结果进行比较,验证该方法的可行性。结果表明：传统迭代法在优化结构较复杂的异形斜拉桥时具有局限性,基于影响矩阵和粒子群算法的索力优化方法能够用来自动化求解结构较为复杂的异形斜拉桥的初始索力群,优化过程简便、高效。     

斜拉桥的稳定性分析

利用有限元方法,将斜拉桥的主梁和桥塔离散成三维板壳单元,用悬链线索单元来考虑斜拉索的非线性影响,对大跨度斜拉桥的稳定性进行了分析,所建立的有限元分析方法,在大跨度斜拉桥的稳定性分析中具有一定的实用价值。