桥面平整度对大跨度斜拉桥车辆振动的影响分析

将随机桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程,建立了大跨度斜拉桥空间有限元模型,考虑结构的初始应力效应和几何非线性因素,提出了一种斜拉桥车桥振动分析的简化方法。结合工程实例分析了桥面平整度对斜拉桥车辆振动的影响,为大跨斜拉桥的科学管理和维护提供参考。     

大跨度斜拉桥车-桥耦合振动分析的数值解法

将随机桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程,建立了大跨度斜拉桥空间有限元模型,考虑结构的初始应力效应和几何非线性因素.提出一种解决大跨度斜拉桥车桥耦合振动的数值解法,为斜拉桥动力特性分析提供参考.     

混凝土斜拉桥施工误差的静力随机分析

结合某独塔混凝土斜拉桥工程,在概述了混凝土斜拉桥的主要施工误差及其分布特征和几种常用的随机分析方法后,采用Ansys有限元程序对该斜拉桥进行Monte-Carlo随机分析,得到了成桥结构在施工误差影响下的恒载效应统计特征,从可靠度的角度论述了施工误差的变异性对结构安全的影响,分析了结构响应对施工误差的灵敏度.最终说明了混凝土斜拉桥考虑施工误差的随机分析的必要性.     

不同地震激励下大跨度斜拉桥的地震反应分析

考虑地震波的行波效应、部分相干效应和局部场地效应,建立了不同机制的地震激励下大跨度斜拉桥地震反应的分析方法并以正在建设的主跨1 018 m的香港某大跨度斜拉桥为例,数值仿真了大跨度斜拉桥在确定性地震波一致激励、行波激励以及随机地震动场多点激励下的地震反应。结果表明:与确定性地震波一致激励相比,在确定性地震波行波激励以及考虑空间变化的随机地震动场激励下,斜拉桥的纵向位移反应明显减小,而其主跨跨中竖向位移反应明显增大。由此得出结论:对于大跨度斜拉桥,一致地震激励不能控制其抗震设计,应考虑行波激励和随机地震动场多点激励对其地震响应的影响。     

斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨径斜拉桥来说，几何非线性效应比较显著，材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性，对斜拉的结构响应影响较大应用响应面法对大跨径斜拉桥进行非线性随机静力分析。研究表明响应面法是斜拉桥非线性性随机静力分析的有效方法，有斜拉桥的静力分析中，有必要考虑材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性。     

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。     

大跨度钢箱梁斜拉桥主梁制造误差分析与优化调整

为研究规范允许范围内的主梁随机制造误差对大跨度钢箱梁斜拉桥成桥线形的影响,以自适应无应力构形施工控制理论为指导,以大跨度双塔斜拉桥——石首长江公路大桥为例,分析和研究主梁构件随机误差效应对斜拉桥主体结构的影响和传播特性,研究主梁随机制造误差对斜拉桥结构的不利影响。结果表明:施工过程中和成桥时的主梁线形会因为主梁在制造时微小的几何随机误差而发生改变,梁长随机误差对成桥线形的影响并不明显,相邻梁段间的随机转角误差对成桥线形影响相对较大,随机制造误差引起的成桥线形误差过大时,通过安装索力的优化调整可有效降低成桥线形误差。     

超大跨度斜拉桥施工过程随机模拟分析

针对超大跨度斜拉桥由于悬臂施工过程中各种误差的累积可能使其恒载效应具有较强的随机特性,传统的确定性分析方法不能反映这一重要结构特性的问题,采用Monte Carlo法与有限元法相结合的随机模拟方法,将斜拉桥的梁段自重、张拉索力看成随机变量,进行主跨1 088 m的苏通大桥施工过程随机模拟,研究其恒载效应的频度、均值和标准差。研究表明:由于结构系统的变异性,使结构行为呈现一定的随机性;梁段自重、张拉索力变异对钢主梁斜拉桥恒载应力的影响不如对混凝土主梁斜拉桥那么明显,但其对恒载构形的影响不可忽略。     

随机车辆荷载作用下大跨径斜拉桥拉索损伤诊断方法

针对分布式布里渊光纤感测技术在斜拉桥结构损伤诊断中的应用问题，提出了随机车辆荷载作用下大跨径斜拉桥拉索损伤诊断方法。首先，以南京长江三桥为工程背景，基于蒙特卡洛方法、车辆荷载模型及泊松过程理论建立了斜拉桥索力及主梁应变的概率模型。其次，通过主梁应变数据在斜拉桥拉索损伤前后分布规律的变化，提出了基于应变样本空间马氏距离的斜拉桥拉索损伤诊断方法。最后，采用ANSYS有限元模拟随机过程，对所提方法进行验证。研究表明：在随机车辆荷载作用下，主梁应变数据服从正态分布；斜拉索发生损伤后，主梁应变数据的分布规律会发生变化；所提方法能够有效判别斜拉桥拉索损伤，可为分布式布里渊光纤感测技术在大跨径桥梁结构健康监测中的应用提供理论方法支持。     

基于小波包和频响函数随机——模糊统计的斜拉桥损伤识别

针对单一方法损伤识别的缺点,提出了基于频响函数和小波包能量谱的斜拉桥损伤识别指标,结构损伤前后的频响函数作为信号,进行小波包能量谱分析.由于试验中的频响函数存在一定的随机模糊性,对完好状态下的10次频响函数值进行了随机模糊均值处理,得到的频响函数作为基准.独塔斜拉桥模型实验表明,斜拉桥的一处和两处的损伤都可以识别,损伤...     

大跨度斜拉桥车——桥耦合振动分析的数值解法

将随机桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程,建立了大跨度斜拉桥空间有限元模型,考虑结构的初始应力效应和几何非线性因素,建立车-桥耦合振动方程,利用逐步积分法解车-桥耦合振动方程,进而对斜拉桥动力特性进行分析。     

考虑索力随机的斜拉桥结构分析

针对斜拉桥结构是索力敏感体系,但是索力随机对斜拉桥结构特性的影响一直缺乏定量分析的问题,结合蒙特卡罗方法、找形方法和调索方法,首次提出了一种考虑索力随机的斜拉桥结构分析方法,并针对某一辐射型疏索体系斜拉桥,分析了斜拉索索力随机对其结构静力性能的影响。计算结果表明:索力变异2%引起的主梁截面弯矩变异为30%~50%,引起的主梁截面应力变异在11.42%左右,引起的跨中挠度变异在440.25%左右;索力变异2%引起的挠度变化大于结构截面应力的变化;索力变异对结构的影响还表现在对于不同的索力样本,结构的最大或最小弯矩截面的位置在随机变化,交替出现在某些特定的截面上。     

基于监测数据的斜拉桥伸缩缝服役性能评估

为掌握斜拉桥伸缩缝服役状况,摸清斜拉桥服役性能影响因素,评估斜拉桥伸缩缝服役性能,以某斜拉桥伸缩缝一年的监测数据为对象,研究伸缩缝服役性能,并提出伸缩缝运营监测方法。首先,分析了伸缩缝位移与温度的相关关系,并采用多元混合高斯模型建立了伸缩缝位移的概率分布模型;然后,采用线性回归的方法建立了温度—伸缩缝位移相关关系表达式,并基于回归关系剔除温度效应,得到随机荷载作用下的伸缩缝位移,同时分析了随机荷载作用下伸缩缝位移的概率特性,建立了概率分布模型;最后,基于伸缩缝位移概率分布结果,提出改进的均值控制图方法,将其用于伸缩缝异常值检测。研究结果表明,温度荷载对于伸缩缝位移的影响具有长周期、大幅度的特点,随机荷载引起的伸缩缝位移具有短周期、小幅度的特点;多重荷载耦合作用下的伸缩缝位移呈现多峰高斯分布特性,随机荷载作用下的位移分布呈现单峰正太分布的特点;提出的改进的均值控制图方法能够适应伸缩缝位移数据强随机的特点,相较于传统均值控制图方法,既能够识别得到数据丢包的异常情况也能识别得到更多的位移异常值。提出的伸缩缝监测方法能够用于实际斜拉桥伸缩缝异常值检测。     

基于神经网络算法的大跨径斜拉桥随机地震效应主梁动力可靠度研究

为解决大跨径斜拉桥在随机地震作用下动力可靠度计算费时费力的问题,基于首次超越准则,构建了考虑地震随机性和结构本身参数随机性的双重随机功能函数,提出了使用神经网络算法获取结构内力响应均方根并使用线性规划优化方法求解最小可靠度的方法,并以某大跨径斜拉桥为算例进行了算法验证.计算结果表明:相比于传统的响应面法,基于神经网络算...     

斜拉桥不确定性参数随机分析研究

为了研究复杂结构体系中不确定性结构参数对其静动力特性的影响,采用多元步进响应面的Monte Carlo法,即将数理统计中的多元步进回归技术引入响应面拟合中,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合,从而建立一个较为理想和稳定的回归方程,提高响应面的精度,并基于拟合响应面采用拉丁超立方抽样法生成MonteCarlo样本,实现复杂结构体系响应参数的随机分析。采用该方法对润扬大桥北汊斜拉桥静动力特性进行了敏感性因素分析。计算分析表明,斜拉桥主梁质量密度的随机性对其静动力特性最为敏感,同时斜拉索和主梁结构参数的随机性对斜拉桥低阶模态的敏感性较强。所做工作能为斜拉桥结构受力分析提供参考,同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。     

随机车流-风联合作用下沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳寿命预测

为了预测沿海大跨度斜拉桥拉索在车流、风和波浪等变幅荷载长期作用下的疲劳寿命，提出了沿海大跨斜拉桥拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下拉索应力谱的计算方法和步骤，并基于线性疲劳累积损伤理论建立了斜拉桥拉索疲劳可靠度的计算框架。首先，根据桥上实测车流数据，建立了随机车流模型，基于桥址处风浪观测数据，运用二维Copula函数建立了桥址处风浪联合概率模型。然后，将生成的随机车流及风浪荷载作为外部激励，基于风-浪-车-桥耦合振动数值模拟平台，实现随机车流、风、浪荷载联合作用下的斜拉索应力谱的计算分析。最后，基于线性疲劳累积损伤理论推导了服役期内斜拉索疲劳可靠度及疲劳寿命预测公式，并以一座沿海大跨斜拉桥为例，结合桥址处的实测车流、风和波浪数据，计算了拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下关键拉索的疲劳寿命。结果表明：车辆荷载主要影响拉索的应力响应均值，风荷载主要影响拉索的应力响应的脉动部分，而波浪荷载对拉索的应力响应影响非常小，可以忽略。此外，在随机车辆、风和波浪荷载共同作用下，拉索的日累积疲劳损伤符合威布尔分布，并且岸侧拉索的中间索疲劳寿命最低，为121年。研究成果可为沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳可靠度分析及疲劳寿命预测研究提供参考。     

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。     

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.     

特大跨度斜拉桥初步地震易损性分布趋势

以某特大跨度斜拉桥为例,分析了其在地震作用下的受力关键部位,并以30条随机选取的Ⅲ类场地震波对其进行了地震易损性分析,从纵桥向和横桥向两个方面分析了特大跨度斜拉桥的初步地震易损性分布趋势和概率大小,为桥梁的设计、运营、及风险管理提供必要的科学依据和技术支持.     

随机激励下斜拉桥的稳定性研究

采用三自由度简化模型,用Lyaponov指数法研究斜拉桥在简谐荷载、随机荷载以及二者混合情形下的稳定性,从而得出一些有用的结论。