基于参数分析的子结构有限元模型修正技术

基于子结构有限元模型修正技术,借助通用有限元计算程序,通过对四渡河大跨度悬索桥结构进行敏感参数分析,确定受力敏感参数,分别建立有限元模型修正应变及频率目标函数,采用动静力法对离散后的索塔、主缆等子结构模型进行修正,通过对比分析实桥应变、频率及挠度的实测值与理论值,验证了修正效果的有效性。研究过程发现:大跨度悬索桥结构的受力特性主要取决于主缆,主缆的计算参数取值对计算结果有着重大影响;而吊索、索塔及加劲梁等相比显得并不十分敏感;基于参数分析子结构有限元模型修正过程是先总后分再总,修正过程快捷迅速,其有效性在实桥中得到了很好的验证,修正后的模型可用作后续计算研究的基准模型。     

大跨悬索桥的车速敏感性分析

以澧水特大悬索桥为工程背景,将55T重车考虑为移动荷载,利用有限元建模研究了单辆55T重车匀速过桥时桥梁结构的动力响应,包括加劲梁、主缆及吊索的动力响应,并讨论了车辆移动速度对悬索桥结构动力响应的影响,指出桥跨不同位置构件对车速的敏感程度不同,为悬索桥的运营管理提供了参考。     

三塔四垮结合梁悬索桥静力分析研究

利用大型有限元软件Midas Civil建立三塔四垮结合梁悬索桥有限元模型,其中主梁为双主梁模型,主梁和桥塔采用梁单元模拟,桥面板采用板单元模拟,主缆和吊索采用只受拉索单元模拟。在此基础上对模型进行有限元分析,分别对三塔四跨悬索桥主缆、吊索、桥塔、加劲梁等主要构件在不同荷载工况下的力学行为进行分析,探明三塔四跨悬索桥关键部位的应力和挠度分布规律。结果表明,各项力学指标的计算分析结果符合规范要求,对指导桥梁设计和施工具有理论意义和工程应用价值。     

悬索桥吊索锈蚀的力学影响分析

悬索桥的吊索锈伤是影响悬索桥结构安全性和耐久性的关键因素之一。应用有限元方法研究了悬索桥在吊索锈蚀过程中结构响应的变化规律,提出并验证了锈蚀过程中主缆位移的弱相干性原理和吊索索力的相邻影响原理,即锈蚀吊索在吊索锈蚀过程中,除对自身吊点影响较大外,对非锈蚀吊点的主缆位移影响很小,对相邻吊索内力影响很大,而对非相邻吊索则不产生显著影响。对一座三跨钢筋混凝土加劲桁架悬索桥的模拟计算表明,单根吊索锈蚀时,运用该原理可以诊断锈蚀拉索的位置和程度;多根吊索同时发生锈蚀时,结构响应趋于复杂,主缆位移的影响可近似等效单吊索锈蚀影响的线性叠加,弱相干性仍然明显,而索力变化率最大的吊杆位置发生漂移,相邻性原理不再适用。     

悬索桥静力仿真分析中敏感性参数研究

为实现大跨度桥梁仿真分析精细化的要求,在悬索桥结构分析理论的基础上,以某悬索桥为工程实例,建立了悬索桥结构的有限元分析模型,进行了悬索桥桥面线形变化的敏感性参数分析。研究结果表明,主缆刚度对桥面线形变化非常敏感,吊索刚度、加劲梁刚度、主塔刚度、混凝土容重对桥面线形变化相对不敏感;在结构有限元模型建模过程中,应对计算模型的参数取值进行修正,以提高有限元模型的计算精度;结构敏感参数分析是结构有限元模型修正的基础,对其进行有效地分析,具有十分重要的意义。     

边扣对不同悬吊结构体系悬索桥的影响分析

地锚式悬索桥由主缆、加劲梁、桥塔、吊索、锚碇五部分组成,可以形成多种结构体系,如加劲梁采用不同的悬吊方式,那么不同悬吊结构体系也就具有不同的结构力学特性.为研究边扣对不同结构体系悬索桥受力的影响,以西堠门大桥为背景,采用桥梁非线性计算软件BNLAS建立计算模型,分别对两跨悬吊和三跨悬吊悬索桥的加劲梁在连续纵飘、纵向约束...     

自锚式悬索桥合理成桥状态静力特性试验研究

依托某双塔对称体系自锚式悬索桥,按几何缩尺比1∶50进行模型静力性能试验研究。模型设计上运用基于刚度相似原理的方程式分析法,获得了多相介质缩尺模型与结构原型的静力相似判据。采用模型试验与有限位移理论相互印证的手段,研究了自锚式悬索桥结构体系在合理成桥状态下的静力学特性。结果表明：除塔附近加强吊杆外,全桥吊索应力分布较为均匀;主缆应力分布特征与主缆线形具有较强相关性;加劲梁在弯矩与轴力组合作用下,上下缘应力分布较为均匀,线形符合设计要求;成桥状态各构件安全储备较大;模型验测试值与理论计算值吻合较好,同时印证了缩尺模型设计的合理性。     

大跨度单主缆悬索桥体系转换过程受力分析

广西柳州市双拥大桥为主跨430m的双塔单主缆地锚式悬索桥,采用主缆架设和主梁顶推同步施工、分批张拉吊索的施工工艺。该桥具有单根主缆体系横向受力效应的特殊性,体系转换技术难度大,为了解单主缆体系在施工中各种状态下结构的力学响应,采用无应力状态法,利用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析体系转换过程中的吊索和主缆内力、主缆线形、桥塔偏位和主梁支反力等参数的变化规律。结果表明:吊索和主缆的安全系数均满足要求;主缆跨中矢高变化幅度达8.852m;桥塔塔顶偏位在±150mm以内,桥塔变形和受力均较为合理。二期恒载施工后,该桥成桥线形、内力状态与设计预期目标吻合较好,各项实测参数均满足设计和规范要求。     

湘西矮寨大桥设计创新技术

湘西矮寨大桥为塔梁分离式单跨钢桁梁悬索桥,主缆跨径布置为242 m+1 176 m+116 m,加劲梁长度为1 000.5 m.该桥设计时结合特殊的地形、地质条件,首次提出了塔梁分离式悬索桥新结构,实现了结构与环境的完美融合.采用在主缆无吊索区增设竖向岩锚吊索的方式解决了无索区过长造成的结构问题.采用高性能复合材料CFRP作为锚杆、超高性能混凝土RPC作为锚杆两端的粘结介质,形成一种高效、耐久的新型岩锚体系.针对山区大跨度悬索桥加劲梁运输与架设的难题,提出了柔性轨索滑移法架设加劲梁的新工艺.通过三维数值模拟分析,分析了施工、运营过程中结构体系与山体的稳定性问题,形成了结构与山体系统稳定新技术.     

刘家峡大桥吊索长度计算及索力优化

刘家峡大桥横跨黄河刘家峡水库,为主跨536 m的单跨双铰钢桁加劲梁式悬索桥,建成后将成为西北地区单跨跨度最大的悬索桥,同时也是国内同规模桥梁中宽跨比最窄的悬索桥,宽跨比为1∶34.4。本文以刘家峡悬索桥为背景,在施工监控中获取实测主缆线形,对原始设计吊索的下料长度进行了精确的调整,并引用基于归一化原理的影响矩阵法对其吊索索力进行了优化分析,最终该桥吊索索力达到最佳受力状态。还论述了温度对吊索索力的影响,得出当温度线性变化时,各吊索索力变化不一致,但总体变化都很小。     

自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

以最小二乘法为基础,提出了自锚式悬索桥施工过程中的非线性误差调整方法。研究表明,对于索力误差,可以通过部分吊索索力的调整得以消除;而对于主梁和索塔的变形误差,则需要进行全桥吊索索力的调整加以消除,以获得令人满意的吊索索力误差。     

三塔悬索桥主缆系施工应用技术问题分析和探讨

三塔悬索桥是一种新型的悬索桥结构,主缆系施工是保证其架设质量的关键步骤.分析三塔悬索桥主缆系结构特点,探讨三塔悬索桥主缆、吊索、索鞍和索夹的加工制造和安装过程中的应用技术问题.     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

单塔空间索面自锚式悬索桥悬吊结构安装与体系转换

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,该桥体系转换是通过对吊索进行3轮循环张拉与几轮循环索力调整来完成,主要介绍悬吊结构(索夹与吊索)安装及体系转换技术.     

天津富民桥可转动索夹的研发

空间缆索结构的悬索桥主缆线形是空间结构,吊索也是空间结构.空间缆索结构悬索桥的索夹在体系转换时需要与吊索一起在空间进行转动.阐述了一种新型的可转动索夹,其结构能较好地适应空间缆索结构悬索桥体系转换的需要.该索夹已在天津富民桥工程中得到应用.     

天津富民桥主桥整体结构空间分析与设计

天津富民桥主桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,桥塔为独柱,主跨主缆采用三维空间线形,在立面及平面投影皆为抛物线,边跨主缆采用1组(2根并排)缆索不加竖向吊索形式.主要介绍该桥的结构设计特点,并简述整体结构空间分析计算结果.     

复杂海域条件下大跨悬索桥钢箱梁安装关键技术

浙江秀山大桥主桥为主跨926 m的双塔三跨连续钢箱梁悬索桥,全桥加劲梁共分89个安装节段,标准节段吊装重量212.6 t,最大吊装重量247.1 t.桥址处地理环境复杂、海洋环境恶劣,钢箱梁安装难度大.根据现场实际情况,钢箱梁中跨由跨中向桥塔方向对称吊装,两岸边跨由锚碇向桥塔方向对称吊装,先合龙中跨再合龙边跨.施工过程...     

大跨悬索桥吊索抗火性能与新防护结构研究

为了使造型优美的大跨悬索桥能更好地保持原始设计性能,以获得更长久的安全使用状态,梳理分析了构成索桥吊索危害的最不利火灾工况,构建计算仿真模型,分析吊索极限断裂情况,提出了防护和承重载荷兼顾的新型吊索结构.在分析此方面研究成果的基础上,按照背景可通行的危害标的物选择油罐车火灾燃烧模型,依据试验数据和引用参考确定吊索材料热...     

自锚式悬索桥锚箱模型试验研究

自锚式悬索桥索梁锚固区域结构复杂,容易产生应力集中,研究锚固区域在索作用下的应力大小、分布十分重要。针对佛山平胜大桥吊杆锚箱进行足尺模型试验,得到索梁锚固区的应力状态、分布和传力途径,对自锚式悬索桥锚箱设计具有一定指导意义。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。