大跨斜拉桥非线性静风失稳全过程分析

为探讨大跨度斜拉桥非线性静风失稳的全过程特性,以某在建的斜拉桥为实例,重点分析了增量与内外双重迭代搜索法求解静风失稳全过程的实现原理及失稳变形全过程的物理特性。分析结果表明:静风失稳临界风速及失稳形态与静风初始攻角位置处的三分力系数值和三分力系数曲线斜率大小有关。初始攻角位置处升力矩系数值的正、负值决定了失稳求解过程中有效攻角迭代的正、负变化方向,进而影响升力系数和阻力系数的取值。升力矩系数曲线斜率越大,失稳临界风速反而越小;当初始攻角位于三分力系数曲线中正升力矩系数值最小和负升力矩系数值最大对应的攻角时,静风失稳临界风速分别在不同扭转方向达到最大值,且随着初始攻角的改变,即相应有效迭代攻角位置升力矩系数绝对值的增大,失稳临界风速在不同的扭转方向上均呈递减趋势。     

斜拉桥π型主梁恒载剪力滞效应

π型主梁在斜拉桥中得到较为广泛的应用,因梁肋与桥面板刚度不同,截面上产生剪力滞效应,应力分布呈现出不均匀特征。现规范中缺乏对π型主梁剪力滞效应计算的相关规定,且已有研究主要针对箱梁与T梁桥,对π型主梁剪力滞效应研究较少。主梁受自重、预应力以及索力综合作用,剪力滞效应较为复杂,是研究中的难点。本文以某斜拉桥为例,采用有限元方法对π型主梁在最大双悬臂以及成桥2个关键施工工况下的恒载剪力滞效应展开研究。     

斜拉桥主梁断面静三分力系数的数值模拟

计算流体力学方法的发展给风工程提供了一种可能替代风洞试验的研究手段。以一斜拉桥为模型,采用FLUENT软件分析主梁断面在0°攻角下的速度和压强分布,并得到主梁断面在攻角-5～5°范围内的静三分力系数,为抗风计算提供依据。     

结构横坡对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

基于空间有限元法,以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,分别建立了斜拉桥成桥状态设置结构横坡和未设置结构横坡的有限元模型,通过计算结果的分析和比较,论证了结构横坡对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响,指出在研究斜拉桥箱梁顶板剪力滞效应时不能忽略横坡的影响.     

桥面结构横坡对宽翼П梁剪力滞效应的影响

现代桥梁的发展趋势,跨径越来越大,桥面愈来愈宽,自重要求越来越轻,其主梁截面形式多采用分离式双箱和Π形两种结构形式,在荷载作用下横坡对Π梁剪力滞效应的影响表现得比较突出;然而过去人们对剪力滞的研究大都没考虑横坡对其影响,文中针对该现状,利用空间有限元计算分析横坡对Π梁剪力滞的影响,为此类桥梁设计提供参考.     

温度效应对独塔钢混梁斜拉桥的静力特性影响

基于独塔钢混粱斜拉桥的静力特性和东沙特大桥的实际情况,研究了日照温度变化对桥面标高的影响规律。现场测试数据表明,桥面标高受气温影响变化比较敏感,尤其是钢箱梁部分,消除或减小温度影响极为重要。     

扁平箱形桥梁断面静气动力系数雷诺数效应研究

在较大的雷诺数范围内测量了不同宽高比箱形桥梁断面的三分力系数,研究了三分力系数雷诺数效应以及宽高比对断面三分力系数雷诺数效应的影响。流线型桥梁断面的阻力系数、升力系数都有明显的雷诺数效应。宽高比对断面的三分力系数雷诺数效应有明显的影响。低雷诺数风洞试验得到的三分力系数用于实桥分析时偏于保守。     

既有桥梁对新建斜拉桥主梁气动干扰效应的试验研究

为研究既有桥梁对新建斜拉桥主梁的气动干扰效应,以京珠高速改扩建汉江特大桥为背景,进行节段模型测力风洞试验。按1∶50缩尺比制作主梁节段缩尺模型,研究既有桥梁与新建斜拉桥相对位置关系、桥梁间距及风攻角对新建斜拉桥主梁三分力系数的影响。结果表明：既有桥梁对新建桥梁具有明显的气动干扰效应。既有桥梁在上游时,存在明显的遮挡效应,新建桥梁阻力系数整体显著减小;既有桥梁在下游时,新建桥梁阻力系数在正攻角范围内显著减小。升力系数受既有桥梁影响,绝对值整体减小,正攻角时既有桥梁在下游减小更显著。在正攻角范围内,既有桥梁在上游时新建桥梁升力矩系数增大,在下游时则整体减小;在负攻角范围内反之。桥梁间距对阻力系数气动干扰效应的影响突出,间距越大既有桥梁对新建桥梁阻力系数的气动干扰效应相对越小,对升力系数和升力矩系数气动干扰效应的影响较小。     

宜宾长江大桥斜拉桥的抗风性能分析

对宜宾长江大桥施工状态和成桥状态的动力特性进行了计算,分析了主梁的三分力系数取值,验算了桥梁的颤振稳定性和静力稳定性,结果表明,无论在施工阶段的最大双悬臂状态或最大单悬臂状态,还是在成桥状态,抗风稳定性均十分安全,不会发生静力扭转发散失稳。建议对斜拉索采取减振措施,可在设置内置橡胶圈阻尼器的基础上,再增设磁流变液阻尼器。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

S形曲线曲率半径对斜拉桥弯扭耦合效应影响的研究

以大连某位于S形反向平面曲线上小半径高矮塔单索面曲线斜拉桥为项目背景,建立三维有限元模型,对结构进行施工工况模拟计算,并与关键监控数据进行对比,验证模型的适用性。通过改变位于圆曲线上塔的曲率半径,进一步探索曲率半径的变化对S形反向平面小半径曲线斜拉桥弯扭耦合效应的影响。分析可知,曲率半径较小时弯扭耦合效应较明显,曲率半径变化对其结构内力、结构效应、支座支反力影响较大;对拉索索力影响较小,合理成桥索力可参考直线桥索力;当曲率半径大于750m时,曲线斜拉桥部分力学效应与直线斜拉计算结果相符。     

无塔非对称人行悬索桥静风稳定性研究

基于结构稳定性分析方法,借助大型有限元分析程序ANSYS,以某无塔非对称人行悬索桥为实例,建立了4个有限元计算模型,分别对设置有抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、有风缆的混凝土桥面板悬索桥结构和不设置抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、混凝土桥面板悬索桥结构进行了静风稳定性研究。研究结果表明,质量较大混凝土桥面板比钢桥面板更有利于结构抗风,设置风缆能有效地限制结构在风荷载作用下的横向位移,提高结构失稳风速,研究还发现,若将抗风缆和混凝土桥面板有效地结合最有利于结构抗风,且效果十分明显。     

双层П型梁斜拉桥涡振性能及三分力系数变化规律的研究

通过风洞测振和测力试验,研究了不同上、下层梁间距及不同风攻角下,双层П型梁斜拉桥的涡振性能以及不同上、下层梁间距对双层П型梁断面三分力系数变化规律的影响。结果表明,双层П型梁的竖弯涡振振幅随着上、下层梁间距的增大呈现出先减小后增大的趋势,在上、下层梁间距为两倍梁高时降到最低;相较于0°风攻角,双层П型梁在+3°风攻角时涡振较为严重,而在-3°风攻角时则较为轻微;双层П型梁的升力系数较单层П型梁时有所降低,而阻力系数和力矩系数较单层П型梁时有所提高。     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

桥梁断面形式对三分力系数影响的数值研究

大跨度桥梁主梁断面的气动选型是其抗风设计与研究的一个十分重要的问题,随着计算机科技的不断发展,在桥梁抗风领域,由于风洞实验成本高,周期长等缺点,数值风洞越来越被人们重视。所谓数值风洞,就是运用流体力学相关原理,利用计算机软件对现实中的风环境进行模拟的一门学科。利用ANSYS13.0中的Fluent模块,分别对钝头型箱梁、带斜腹板箱梁、扁平箱梁进行了计算机数值模拟。在相同风速作用下,比较三种不同断面周围的压强和速度分布,三分力系数,初步确定抗风性能较好的断面类型。     

闭口箱形主梁断面三分力系数二维大涡模拟

采用二维大涡模拟方法对雷诺数为Re =3.73×105的某大跨度斜拉桥主梁断面成桥状态和施工状态三分力系数进行了数值模拟,并与风洞试验结果进行了对比;在此基础上针对防撞护栏对桥梁主梁断面的三分力系数的影响进行了数值模拟和试验研究.结果显示:该桥主梁断面成桥状态、施工状态三分力系数数值模拟结果与风洞试验结果吻合良好.风攻...     

横隔梁对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

针对斜拉桥箱梁剪力滞效应研究中未考虑横隔梁设置的情况和部分施工技术人员对少设置或不设置横隔梁的建议,文章采用板壳单元模拟箱梁顶板、底板、斜腹板和横隔梁,建立了株洲建宁大桥斜拉桥成桥状态关于横隔梁不同设置方案的多个有限元模型,通过计算结果的分析和比较,论证了横隔梁设置与否、间距变化和厚度变化对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响.计算结果表明,横隔梁设置使箱梁截面顶板正应力分布趋于均匀,在研究斜拉桥箱梁剪力滞效应时不应忽略横隔梁的影响;并对横隔梁的设置提出了几点建议.     

行波效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响

为研究大跨度斜拉桥地震反应特性及行波效应对其影响,以某大跨度斜拉桥为例,依据D'Alembert基本原理,采用动态时程法计算结构动力位移和内力.选用2条不同频谱特性地震波,考虑不同视波速对大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究行波效应对大跨度斜拉桥的地震反应影响,并与一致激励地震反应结果进行比较.结果表明:随着视波速的增大,各桥塔塔底内力、塔顶位移以及墩底内力的地震响应值有显著变化且趋近于一致激励地震响应;行波效应对主梁顺桥向轴力和塔顺桥向剪力有显著影响;在地震波加速度峰值(0.40g)相同的情况下,由于各条波之间频谱特性的不同,不同视波速输入下结构的地震反应存在一定的差异.     

桥梁断面静三分力系数的CFD计算分析

利用流体分析软件Fluent计算了不同桥梁断面型式在中等雷诺数时和不同攻角下的阻力系数和升力系数。文中选用6类不同桥梁断面型式进行了计算分析。通过计算得出的阻力、升力系数随攻角的变化对比以及风场压力云图直观反映,初步分析了各类断面在静风作用下三分力系数值的特性。计算结果表明,钝体断面其阻力系数的变化形式相似,而上下不对称开口会造成其升力系数的变化;而流线型断面,其阻力系数与钝体断面截然不同,与攻角有直接的关系,实际应用需要多注意。