非线性因素对超大跨度斜拉桥活载内力的影响

笔者研究了非线性因素对超大跨度斜拉桥使用阶段内力的影响，分析中同时考虑了拉索垂度效应、P—△效应和大位移效应的影响．以一座主跨超千米的斜拉桥为例，给出了各控制截面内力的非线性影响系数，并提出了减小超大跨度斜拉桥非线性影响的措施。     

大跨度斜拉桥几何非线性有限元分析

基于采用U．L．列式法的结构非线性有限元平衡方程．通过考虑几何非线性效应．建立大跨度斜拉桥几何非线性有限元分析流程：研究表明．采用U.L.建立的方法对大跨度斜拉桥进行几何非线性分析具有较高的计算精度．同时能够合理确定斜拉桥初始索力。     

大跨度斜拉桥非线性静风稳定性分析

在静风稳定线性理论的基础上,综合考虑静风荷载非线性和结构几何非线性的影响,采用增量和内外双重迭代的方法对结构进行分析,可避免线性理论对结构抗静风能力的过高估计。利用ANSYS程序APDL语言编写程序对某大跨径斜拉桥静风稳定性进行全过程计算,分析风速逐级增加的过程中,非线性对静风稳定的影响。     

大跨度铁路斜拉桥非线性时域抖振分析

通过脉动风速场模拟，获得了桥梁结构时域化风荷载，在此基础上，采用大跨度桥梁抖振的时域分析法，以一大跨度铁路斜拉桥为工程背景，对大跨度铁路斜拉桥抖振的非线性行为进行了分析．分析中综合考虑了结构几何非线性和气动非线性，其中结构几何非线性因素包括拉索垂度、内力引起的梁-柱效应及结构大变位等，气动非线性因素包括攻角效应、自激力等．非线性运动方程采用双重迭代法求解，以提高迭代的收敛性．非线性时域抖振分析和线性分析结果的比较表明，非线性因素会增大结构的抖振响应．     

特大跨度斜拉桥变形的几何非线性效应分析

为了充分考虑几何非线性的影响，以某主跨1088m的特大跨度斜拉桥为工程背景，考虑初始安装线形的影响，按线性、不考虑斜拉索垂度的部分几何非线性和完全几何非线性3种模式计算了结构施工全过程的响应，分析了悬臂施工过程中及全桥合龙后主梁变形的几何非线性效应．结果表明，随斜拉索长度和主梁悬臂长度的增大，结构的几何非线性效应显著增大，斜拉索垂度效应对斜拉桥几何非线性效应的贡献达70％以上.     

大跨度铁路斜拉桥竖向刚度的研究

运用桥梁结构动力学和车辆动力学的研究方法，将车、桥作为联合动力体系，分析了列车地桥速度、主梁刚度、车辆阻尼、桥跨阻尼等因素变化时，对大跨度铁路斜拉桥的桡度、司机室加速度、司机室挠度、旅客舒适度及车辆脱轨安全的影响。     

地震地层运动空间变化对大跨度斜拉桥的影响

采用Ａ．Ｄｅｒ Ｋｉｕｒｅｇｈｉａｎ等提出的考虑地震运动空间变化特性的多支承运动反应谱方法（ＭＳＲＳ法）的理论模型,研究了地震动空间变化特性对大跨度斜拉桥动力响应的影响。以某一实际所大跨度斜拉桥为例,计算了其在空间变化地震动作用下的动力响应,分析并讨论了计算结果。     

约束体系对大跨度斜拉桥抗震性能的影响研究

文章采用非线性时程分析方法研究了地震作用下弹性约束体系和黏滞阻尼器体系对斜拉桥桥墩内力和塔顶位移的影响。结果表明,弹性约束体系和黏滞阻尼器体系均能有效地降低结构位移,但弹性约束体系墩底剪力和弯矩有所增大,设计时应予以注意。     

大跨度斜拉桥极限承载力的参数研究

通过以一座大跨度斜拉桥作为计算模型,研究各种结构参数对斜拉桥极限承载力的影响,其研究表明。初始内力对斜拉桥极限承载力影响较大;在自重荷载作用下,斜拉桥极限承载力与结构的失效路径有关;几何非线性效应对斜拉桥极限承载力影响不大,斜拉桥达到极限承载力主要由材料非线性引起。     

PC矮塔斜拉桥施工过程主梁内力测试与分析

根据矮塔斜拉桥的受力特点,介绍了梁体关键受力部位测点的布置方案。通过对实测应力值同设计理论值进行的对比分析,研究了该桥施工过程中的主梁受力规律。同时对该桥主梁应力横向分布规律和日照温差对主梁应力的影响规律进行了研究分析。     

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

行波效应对大跨斜拉桥减震控制的影响

为了研究行波效应对斜拉桥减震控制地震反应的影响, 推导了多点地震动输入下的大跨桥梁减震控制计算方法, 以一座大跨飘浮体系斜拉桥为实例, 在桥塔和桥墩处设置阻尼器, 建立其三维有限元模型, 分析了行波输入下半主动控制和被动控制对斜拉桥的减震效果。计算结果表明: 半主动控制比较缓和地控制桥梁的地震反应, 而被动控制则急剧地控制桥梁的地震反应, 因此, 要慎用被动控制; 行波效应对无控制、半主动控制和被动控制斜拉桥的桥塔均具有很小的不利影响, 仅使桥塔内力增大约10%, 对主梁均具有显著不利影响, 使主梁内力增大近8倍; 行波效应对半主动控制和被动控制减震效果的不利影响很小, 没有出现明显的控制效果变差的现象。     

悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响

依据梁轨相互作用原理, 提出了基于悬索桥成桥变形状态重构道床纵向阻力位移-力曲线的方法, 并从存在初始位移的5×32 m简支梁桥上无缝线路钢轨受力和变形两方面验证了重构方法的可行性; 结合多单元建模方法与U.L.列式法, 建立了考虑悬索桥初始内力和几何非线性的线-梁-索-缆-塔空间计算模型, 以某(2×84+1 092+2×84) m大跨悬索桥为例, 对比分析了不同工况下悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响。分析结果表明: 提出的道床纵向阻力重构方法能够避免桥梁初始变形对梁轨相互作用的影响, 使悬索桥上无缝线路计算模型能考虑初始内力的影响; 主缆垂度效应对各工况下梁轨相互作用的影响不足1%, 计算中可忽略该因素; 悬索桥初始内力主要影响挠曲、制动及断轨工况, 可使挠曲力、制动力及断缝值分别降低22.4%、12.7%和9.3%;大变形效应不仅可以改变挠曲力分布规律, 还可大幅减小断缝值, 降幅达22.4%;建议悬索桥上无缝线路在挠曲、制动及断轨工况下应考虑初始内力与大变形效应的影响, 伸缩工况下可将悬索桥简化为同等跨度的跨中纵向约束、梁端自由的连续梁桥进行计算; 建立的计算模型可为悬索桥上无缝线路设计提供精确的仿真结果。     

基于组合截面内力分配的拱桥加固内力计算方法

增大截面法是加固拱式桥的常用方法,加固后的新、老拱圈截面在受力性能上属于"二次受力叠合结构",从平截面假定出发,推导了组合截面内力分配公式,并将此方法应用于某桥加固内力计算中,对于同类型桥梁的加固设计计算具有一定的参考价值。     

基于组合截面内力分配的拱桥加固内力计算方法

增大截面法是加固拱式桥的常用方法,加固后的新、老拱圈截面在受力性能上属于"二次受力叠合结构",从平截面假定出发,推导了组合截面内力分配公式,并将此方法应用于某桥加固内力计算中,对于同类型桥梁的加固设计计算具有一定的参考价值。     

大跨高墩连续刚构桥内力状态及其对地震反应的影响

为研究实际施工过程和混凝土收缩徐变对连续刚构桥成桥内力状态的影响以及不同内力状态下主桥的地震反应差异,以某大跨高墩连续刚构桥为背景,建立了MIDAS/Civil施工阶段分析模型,并讨论了各施工因素对主桥内力状态的影响; 基于等效荷载法提出了适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算方法,通过将主桥内力进行分解,以若干简单的内力等效荷载分别进行等效,再利用叠加原理求和,得到符合实际情况的等效内力状态; 采用OpenSees建立了全桥非线性动力分析模型,并施加不同内力状态所对应的内力等效荷载,使其处于对应的等效内力状态; 选取40组典型速度脉冲型近断层地震动记录为输入,开展了不同内力状态下全桥非线性动力时程分析。分析结果表明：若忽略主桥预应力作用,将高估主梁最大弯矩约2.8倍,高估主墩墩顶和墩底最大弯矩分别约3.5、2.0倍,且弯矩方向皆与实际情况相反,故预应力作用对连续刚构桥内力状态的影响不可忽视; 墩梁固结附近主梁等效内力峰值与目标内力峰值的最大误差在5%以内; 近断层地震动作用下,主墩侧移角、曲率延性系数和塑性铰区钢筋最大应变都随混凝土收缩徐变的增加呈逐渐减小的趋势,沿纵桥向则更为明显; 提出的内力等效荷载计算方法可为高烈度区连续刚构桥抗震设计和性能评估提供参考。     

横梁预应力束的平弯对混凝土斜拉桥边箱斜腹板的影响

分析了采用双边箱主梁截面的混凝土斜拉桥张拉横梁平弯预应力束时边箱斜腹板混凝土出现的横桥向裂缝, 基于弹性理论分析了这种情况下混凝土主拉应力。假设预应力束的平弯曲线为直线, 用直线段上的均布荷载代替预应力束对斜腹板的作用, 采用无限大板作用集中力的弹性力学公式, 通过对直线段上应力积分和坐标变换, 求得了估计这种情况下的斜腹板混凝土主拉应力的公式, 并据此提出减小主拉应力的方法。理论分析结果显示, 将预应力束的平弯曲线用直线代替产生的误差不超过2%, 该公式计算结果与有限元结果及实测数据比较表明, 主拉应力的计算误差小于0.2MPa, 结果满足工程精度需要, 该方法可行。     

移动列车荷载作用下地铁换乘节点中板内力分析

设计地铁换乘站直接承受车辆荷载的楼板构件时,将地铁列车荷载按等效原则转化为静荷载作用在换乘节点上进行分析的方法已不能准确反映此种构件的受力情况．基于ANSYS子模型技术,采用双层数值分析模型,建立换乘车站结构梁一板一柱组合总体模型进行空间有限元分析,截取换乘节点中板局部区域,建立换乘节点中板一列车荷载子模型,采用ANSYS参数化设计语言APDI。完成移动列车荷载加载,获取移动列车过站过程中换乘节点中板的最不利荷载的位置及大小．结果表明,换乘节点范围接口位置的支座弯矩较大,柱位置有明显的应力集中现象;子模型获取的中板剪力和轴力极值均大于总体模型,设计时应综合考虑总体模型和子模型,确定中板内力的极值;子模型获取的中板内力极值发生位置及时刻各不相同．说明移动地铁列车荷载对中板内力的影响较明显．不应忽略．     

桥上无缝线路附加力影响参数

根据桥上无缝线路附加力影响区两端的边界条件, 研究了不同计算条件下的桥外影响区长度, 分析了铁路桥上无缝线路附加纵向力计算的各影响参数, 阐明了桥外影响区长度、钢轨最大受力以及钢轨最大位移的变化规律。结果表明, 桥外影响区的长度并不是定值, 减小线路纵向阻力、桥梁的跨度、跨数、惯性矩以及增大桥墩的刚度, 可以减小钢轨的最大拉力以及钢轨的最大位移, 减小断轨发生的可能性; 同时, 减小线路纵向阻力, 可以减小桥梁墩台的受力。     

顶板、底板和斜腹板厚度对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,用板壳单元模拟箱梁,研究了顶板、底板和斜腹板厚度对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响,通过计算结果的分析和比较,对影响斜拉桥箱形主梁剪力滞效应的顶板、底板和斜腹板厚度进行了参数分析,计算结果表明：在斜拉桥单箱三室主梁中,顶板、底板和斜腹板厚度对顶板剪力滞效应的影响大于对底板剪力滞效应的影响;底板和斜腹板厚度增加均会使顶板剪力滞效应趋于不均匀;在顶板、底板和斜腹板厚度三者变化中,斜腹板厚度变化对于剪力滞效应的影响最为显著．