列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).      

大跨度叠合梁斜拉桥动力特性分析

基于国内在建的大跨度叠合梁斜拉桥,采用ANSYS软件分别建立了全桥结构的梁-壳单元三维有限元模型与单主梁三维分析模型,对该叠合梁斜拉桥的动力特性进行了分析,并通过比较考察了不同计算模型之间的偏差。     

考虑拉索局部振动的斜拉桥地震时程响应分析

为探讨拉索局部振动对斜拉桥抗震性能的影响,考虑垂度效应和初始静平衡状态,导出了某大跨度斜拉桥拉索一阶自振频率的解析解,并求得该桥斜拉索自振频率的多段拉索模型有限元解．通过输入2种幅值相等但频谱特性不同的地震动激励,分析了拉索局部振动对主梁振动的影响．结果表明：拉索自振频率的有限元解与解析解吻合较好,表明该有限元模型能正确反映斜拉索的振动特性．当主梁竖向低阶振动模态频率与地震卓越频率不一致时,拉索局部振动对主梁产生“附加阻尼”作用;反之,拉索与主梁耦合振动对主梁产生“振动放大”效应．     

考虑温度影响的斜拉索参数振动模型及响应分析

研究超长斜拉索在非均匀温度场和桥面激励联合作用下的振动问题。考虑斜拉索几何非线性和大气梯度温度场的影响,将温度场力作为斜拉索振动的边界条件,提出了梯度温度场和桥面激励联合作用下的斜拉索参数振动模型。基于伽辽金模态截断理论,推导了斜拉索面内主参数振动方程,利用多尺度法获得了温度和桥面联合激励作用下的斜拉索幅频响应方程,并编制程序进行数值计算,分析了梯度温度场、调谐值、桥面激励幅值和阻尼对其参数振动的影响规律。结果表明:梯度温度场中的斜拉索振动亦具有明显的硬弹簧特性,随着调谐值的增大,幅频响应曲线逐渐弯曲成直角,引起多值响应。温度场中拉索振动有明显的"拍"特征,随着温度升高,斜拉索参数共振区域逐渐增大,温度和桥面联合激励下的拉索振幅比单一桥面激励振幅要小;随着桥面激励幅值的增大,拉索共振区和振动幅值均明显增大,但共振区和振幅随阻尼增大而减小。     

爆炸荷载作用下斜拉桥的结构特性

以大跨径斜拉桥为例,运用流固耦合分析得到了不同等级炸药在内车道以及外车道爆炸后主梁承受的爆炸荷载力。建立混凝土箱梁、钢箱梁局部分析模型,分析不同等级爆炸发生后主梁的损伤。结果表明:主梁损伤范围主要受主梁类型以及爆炸质量影响,与爆炸发生水平位置的关联度很小。进一步建立全桥分析模型,根据爆炸荷载时域模型,开展了动力响应分析。结果表明:振动作用下主梁轴向应力变化很小,靠近爆炸点附近的拉索有较高的断索风险。     

大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的计算

为探讨大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的传力机制,基于有限元法和梁轨相互作用理论,建立了反映斜拉索、主塔、半漂浮体系等桥梁特征的梁轨纵向相互作用平面模型,分析了斜拉索刚度、主塔刚度以及半漂浮体系中粘滞阻尼器对制动力的影响,并提出了制动力的简化算法.研究结果表明:制动力满足斜拉桥上铺设无缝线路的要求,且其分布规律与普通桥上相同;粘滞阻尼器对制动荷载下斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用的改善较明显,有效降低了梁轨相对位移,减小了制动力;与主塔刚度相比,斜拉索刚度对桥上无缝线路制动力的影响较大,因此,设计桥上无缝线路时,可只考虑斜拉索刚度的影响.     

千米级斜拉桥船撞动力响应分析实用方法研究

结合千米斜拉桥基础刚度较大的特点,指出采用实用的两阶段方法来计算千米级斜拉桥在船舶撞击作用下的全桥动力响应.该方法采用非线性显式有限元接触分析来进行船桥局部碰撞分析,得到船舶在碰撞过程的特性曲线,并将其作为第二阶段全桥动力响应分析的基础.然后,用动力分析中常用的空间梁单元模型进行全桥动力响应分析,明确船撞下千米级斜拉桥的动力需求或性能.选择主跨跨径为1 500 m的千米级斜拉桥为算例,LS-DYNA完成第一阶段的局部碰撞特性的分析,Sap2000开展第二阶段的全桥动力响应分析,其过程表明该方法的基本思路简单实用且有效,能为实际的设计提供指导和依据.     

斜拉索断裂对斜拉桥动力性能的影响研究

斜拉索断裂后必然会对斜拉桥动力性能产生一定的影响,进而影响到桥梁的通载能力。利用有限元方法针对长江某大型斜拉桥进行数值分析建模,考虑了各种非线性影响因素,对模型施加二期恒载后进行计算检验。验证模型合理性后,针对斜拉索不同断裂位置和数量,对斜拉桥进行了动力性能分析。通过分析得出背索和跨中斜拉索断裂对全桥动力性能影响较大和竖向振型受斜拉索断裂影响较大的结论,可为斜拉桥应急抢修技术方案的制定和平时桥梁的健康监测提供理论依据。     

斜拉桥地震响应非线性时程分析

基于有限单元法,推导出多自由度结构体系在地震作用下的增量形式的运动方程,建立了大跨度斜拉桥的地震激励模型.考虑结构的几何非线性,采用增量动力平衡迭代格式的Newmark-β法进行非线性时程分析,并以某主跨360 m的斜拉桥为例进行了线性、非线性动力分析,验证了方法的可行性,同时表明大跨度斜拉桥的几何非线性影响因素不容忽视.     

轴向流对斜拉索气动稳定性影响的试验研究

在特定的风雨条件下,斜拉桥的斜拉索会发生激烈的风雨振现象,这种振动会造成索-梁和索-塔锚固区结构的疲劳损伤等一系列问题。因此,研究并明确斜拉索风雨振的机理,从而找到这种振动的控制方法,已经成为紧迫的研究课题。通过风洞试验测量了倾斜索模型的轴向流强度和脉动升力的大小,分析了轴向流对卡门涡脱落的影响及对低频率成分涡的形成的影响,指出轴向流能抑制卡门涡的脱落,并促进低频率成分的涡的产生,索在这两方面因素的作用下容易发生发散振动。     

Parametric vibration and vibration reduction of cables in cable-stayed space latticed structure

Mechanical model and vibration equation of a cable in cable-stayed sparse latticed structure (CSLS) under external axial excitation were founded. Determination of the mass lumps and natural frequencies supplied by the space latticed structure (SLS) was analyzed. Multiple scales method (MSM) was introduced to analyze the characteristics of cable's parametric vibration, and the precise time-integration method (PTIM) was used to solve vibration equation. The vibration behavior of a cable is closely relative to the frequency ratio of the cable and SLS. The cable's parametric vibration caused by the external axial excitation easily occurs if the frequency ratio of the cable and SLS is in a certain range, and the cable's vibration amplitude varies greatly even if the initial disturbance supplied by SLS changes a little. Furthermore, the mechanical model and vibration equation of the composite cable system consisting of main cables and assistant cables were studied. The parametric analysis such as the pre-tension level and arrangement of the assistant cables was carried out. Due to the assistant cables, the single-cable vibration mode can be transferred to the global vibration mode, and the stiffness and damping of the cable system are enhanced. The natural frequencies of the composite cable system with the curve line arrangement of assistant cables are higher than those with the straight-line arrangement and the former is more effective than the latter on the cable's vibration suppression.     

小西湖矮塔斜拉桥的动力性能分析

以小西湖矮塔斜拉桥为例,通过引入拉索自振频率影响度的概念,分析了拉索的存在对矮塔斜拉桥自振特性的影响,探讨了矮塔斜拉桥的自振特性与相应连续梁桥(或刚构桥)的区别;在分析矮塔斜拉桥地震反应的基础上,通过引入振型贡献率的概念,分析了高阶振型对矮塔斜拉桥动力性能的影响;分析了矮塔斜拉桥的振型耦联效应.最后较全面地总结了单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义.     

下拉索对多塔斜拉桥主梁的影响

应用常规两塔斜拉桥的计算方法,得出了下拉索体系多塔斜拉桥的简化静力计算公式;建立了有限元分析模型,以下拉索的位置设置为参数,分析了下拉索布置对主梁受力的影响.结果表明:设置下拉索局部地增加了主梁轴力,但弯矩却相应地减小,对主梁的承载影响较小.     

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.     

抚顺永安桥斜拉索施工

抚顺永安桥主桥为130米单斜塔双索面斜拉桥,本文介绍了斜拉索的挂设方法和施工工艺.针对斜拉索整体上桥、放索、挂索、张拉和调索等施工过程的具体操作方法和施工注意事项进行了详细说明,该方法操作简单并且施工速度较快,不易损坏拉索,可供同类桥梁施工参考.     

斜拉-悬索协作体系桥的温度效应分析

对自锚式和地锚式2种斜拉-悬索协作体系桥进行了成桥后的温度效应分析,分别考虑了体系温差、索梁塔温差、索塔日照、索梁日照4方面的影响,并对比了2种体系的结果.结果显示温度效应对2种体系内力和位移的影响都比较大,不同种类的温度效应对2种体系的影响程度也不相同,并对其原因进行了分析.     

无背索竖琴式斜拉桥动力性能试验研究

白鹭大桥是一座无背索竖琴式斜拉桥,为了测试该桥的动力性能,通过跑车试验对白鹭大桥进行了频谱曲线和动位移测试,并且测试了该桥的自振频率和振动参数。通过动载试验及其数据的分析,对无背索竖琴式斜拉桥的工作性能给予客观的评估。试验对同类型桥梁的结构评定可起到一定的借鉴作用。     

斜拉桥拉索风-雨致振动(Ⅱ):参数研究

为探讨斜拉桥拉索风-雨致振动的影响因素,基于修正驰振模型,利用空间模型测试的气动力系数,对斜拉桥拉索风-雨致振动的气动力参数、运动参数和结构参数进行了研究.气动力参数包括水路形状、风向角和索径等,运动参数有索的初始状态、水路运动等,结构参数为索的频率、阻尼和质量.研究表明,气动力参数和运动参数将影响拉索风-雨致振动的最大振幅响应,改变发生风-雨致振动的风速范围.