基于ANSYS对斜拉桥结构状况评估的有限元修正模型

针对运营多年的斜拉桥结构状态变化的情况,研究基准有限元模型的建立过程。基于ANSYS平台,建立三主梁模型;通过不断修正拉索实常数,使拉索索力与静动载试验实测索力相一致,并将模型计算结果与静动载试验结果进行对比分析。研究结果表明:修正索力后的三主梁模型能作为既有斜拉桥的基准有限元模型。     

基于动力的预应力混凝土独塔斜拉桥承载力评估

结合桥梁现场环境振动试验和有限元模型修正,本文提出了一套基于动力的大型桥梁承载力评估方法,并应用该方法对一座预应力混凝土斜拉桥的承载力以及发生可能损伤后的承载力进行了分析评估。结果表明:该斜拉桥在当前状态下能够满足设计要求,不需要进行调索,但拉索面积折减与超载对桥梁承载力具有较大的影响。此类评估对于桥梁养护与维修、长期健康监测具有重要的意义。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

基于索力响应面法的斜拉桥模型修正

提出一种基于索力响应面的斜拉桥模型修正方法.利用多点约束法建立了斜拉桥一致多尺度有限元模型,在多尺度分析的基础上,以索力作为特征量,采用F检验法进行参数显著性分析,筛选显著性较高的参数作为输入响应,索力作为输出量,采用二次多项式法进行索力响应面方程拟合,并以实测索力为参照运用最小二乘法进行响应面模型修正.最后以实验室独...     

基于不同模型的π型主梁斜拉桥力学性能对比分析

针对斜拉桥π形主梁力学性能研究仍需依托整桥有限元模型进行具体分析现状,以威海市环海公路长会口大桥主桥为背景,分别建立脊梁模型、梁格模型、板梁模型进行数值计算并与实桥测试结果进行对比分析,以明确不同建模离散方法对结构力学性能准确性的影响。研究从挠度、应力、剪力滞效应、频率、振型等5个方面展开。结果表明：脊梁模型计算结果精度较低,不推荐采用;梁格模型计算结果具有一定精度,推荐采用该模型做一般性静动力性能分析;板梁模型计算结果精度较高,推荐采用该模型做高层次静动力性能分析。本文结论及分析思路可为类似桥梁结构提供借鉴。     

基于试验数据和位移置信准则的铁路斜拉桥多目标模型修正

提出一种具有相似比例的位移置信准则(DACSP),其与中性轴位置、自振频率联合构建新的目标函数，修正赣江大桥的初始有限元模型。给出DACSP的定义与中性轴位置的计算图示；分别构建传统目标函数与新目标函数，利用NSGA-Ⅱ在修正参数的设计空间内寻找目标函数的协调最优解，对比分析两种目标函数的修正效果。结果表明：相较于传统目标函数，新目标函数的修正效果更好，且物理意义明确；采用新目标函数进行模型修正后，各工况下桥梁变形和应力的计算值与实测值吻合良好，频率的相对误差控制在10%以内。     

基于人工蜂群算法的桥梁有限元模型局部刚度修正

在保持梁单元模型计算效率优势的前提下,为尽可能提高桥梁结构有限元模型的精度,提出一种基于人工蜂群算法的桥梁结构有限元模型局部刚度修正方法.以某刚构体系斜拉桥塔梁连接处的有限元模拟为例,对塔梁结合局部区域分别建立精细的实体元模型和宏观的梁单元模型.基于实体元模型的自振模态频率和静载响应转角构造目标函数,采用人工蜂群算法对宏观梁单元模型局部刚度参数进行优化和修正.研究结果表明:使用人工蜂群算法修正桥梁有限元模型局部刚度是可靠的,修正后桥梁宏观梁单元模型的静动力学性能更逼近实体元模型;算例中修正后的塔梁结合区域内梁单元刚度增强至修正前的1.09～2.93倍,且塔、梁单元刚度增幅不一.     

基于凸集模型的不确定性钢筋混凝土桥墩抗震性能设计方法

当对不确定变量的信息掌握较少时,由概率模型得到的结果是值得怀疑的.本文采用对信息要求少得多的凸集模型描述设计目标位移、水平地震基本加速度和反应谱特征周期的不确定性,结合直接基于位移的设计方法,针对钢筋混凝土桥墩,提出一种界限性能设计方法.该设计方法考虑不确定设计参数的界限范围,得到抗震设计结果的区间,从而可以评定现行抗震规范设计结果的可靠性或抗震设计结果对不确定性设防参数的敏感性.算例结果表明,由我国规范方法得到的设计结果均处于本文基于凸变量分析得到的结果的下半个区间;设计基底剪力对目标位移的变化最敏感,其次为反应谱特征周期,最后为水平地震基本加速度.     

斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法

基于静力响应测试数据,结合正则化技术和假设检验,提出了测试数据不完整且存在观测噪声条件下斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法。采用正则化技术降低斜拉桥结构损伤识别问题的不适定性和求解困难,综合利用参数估计和数据摄动技术获得结构参数的统计特征,在此基础上根据假设检验识别损伤位置和损伤程度。以一斜拉桥结构的损伤识别仿真分析验证了方法的正确性和有效性。研究表明,所提出的方法能够在测试数据存在观测噪声的情况下准确识别损伤。     

部分斜拉桥的动力性能分析

对一座塔梁固结、梁墩分设的部分斜拉桥进行动力性能研究。根据该桥特点 ,分析上、下部结构共同作用和混凝土弹性模量变化对部分斜拉桥动力特性的影响 ,并将分析结果与该桥静动载试验的结果作对比 ,从而得出研究部分斜拉桥动力特性时应综合考虑上下部结构共同作用 ,可以忽略弹性模量变化 (动弹性模量 )影响的结论。     

高速行车时多塔斜拉桥动力性能研究

以某三塔斜拉桥设计方案为背景,通过数值计算分析,研究高速磁浮列车通过多塔斜拉桥时的结构动力性能。研究表明,三塔斜拉桥由于一阶竖弯振型的反对称性,在列车荷载作用下其行车方向的第二主跨易发生二次激振现象,使该跨的动力响应大于第一主跨,且桥梁竖弯基频越低,二次激振效应愈明显。为了降低桥梁过大的动力响应,提出几种加劲措施,分析表明,采用钢桁架加劲方案能大幅度提高桥梁的整体刚度,极大地改善其力学性能;采用中塔塔梁固结、边塔漂浮的结构体系对桥梁整体刚度的提高较为明显,适于多跨长联多塔斜拉桥。     

基于ANSYS平台的斜拉桥调索方法研究

在斜拉桥的极限承载力分析中,首先需要提供一组斜拉索初始索力,使计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计成桥索力一致。这是一个需要反复调整、试算的过程,往往需要投入较多的人力和时间。本文利用ANSYS二次开发的功能,开发了斜拉桥调索程序,使繁琐的调索过程在ANSYS中自动完成,减少了人力,提高了工作效率。该程序已应用于我国正在修建的某一座三索面三主桁特大跨度公铁两用斜拉桥分析中,96根斜拉索的调索过程在ANSYS中自动完成,计算所得的成桥状态恒载作用下的索力与设计成桥索力误差在0.5%以内。该程序的开发为以后其他斜拉桥的分析计算提供了方便,为以后类似问题的ANSYS二次开发提供了思路。     

斜拉桥动力模型分析

桥梁结构的动力特性是结构动力反应计算和抗震分析的基础。对斜拉桥的索、桥塔、主梁等结构细节的建模进行探讨和评述 ;并应用ANSYS有限元程序对一实际斜拉桥建立有限元模型 ,将计算结果与实桥脉动测试结果进行比较 ,误差很小。     

基于多点激励动力模型的支承体系斜拉桥行波效应分析

研究目的:地震激励的输入是大跨度桥梁结构抗震设计中最薄弱的环节.大跨度桥梁结构由于基础间间距较大,进行地震响应分析时应考虑行波效应的影响.目前,国内对于支承体系斜拉桥行波效应影响规律的研究成果并不多见.该文基于大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL计算平台,较为准确地模拟了地震波对郑州市中心区跨铁路斜拉桥基础不同位置的激励差异,分析比较了该桥在不同波速地震波作用下的行波效应,对该类桥型地震响应行波效应的一般影响规律进行了讨论.研究结论:在一定的相位差范围内,考虑地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时,结构的内力与位移均呈周期性变化,并且变化周期与桥梁自振周期基本一致.同时,行波效应对支承体系斜拉桥地震响应峰值存在显著影响.     

基于多点激励动力模型的支承体系斜拉桥行波效应分析

研究目的：地震激励的输入是大跨度桥梁结构抗震设计中最薄弱的环节。大跨度桥梁结构由于基础间间距较大，进行地震响应分析时应考虑行波效应的影响。目前，国内对于支承体系斜拉桥行波效应影响规律的研究成果并不多见。该文基于大型有限元分析软件MIDAS／CIVIL计算平台，较为准确地模拟了地震波对郑州市中心区跨铁路斜拉桥基础不同位置的激励差异，分析比较了该桥在不同波速地震波作用下的行波效应，对该类桥型地震响应行波效应的一般影响规律进行了讨论。研究结论：在一定的相位差范围内，考虑地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时，结构的内力与位移均呈周期性变化，并且变化周期与桥梁自振周期基本一致。同时，行波效应对支承体系斜拉桥地震响应峰值存在显著影响。     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

芜湖长江大桥成桥静动载试验

芜湖长江大桥是二十世纪末我国在长江上修建的最后一座公铁两用桥.该桥采用的新技术、新结构、新材料和新工艺,对推动我国桥梁技术进步产生了十分重大的影响.为了验证设计理论的正确性,检验整体工程质量,评估行车系统的安全性,从而为大桥工程验收提供科学的依据,大桥在开通前进行了静动载试验.试验对象为(180+312+180)m矮塔斜拉桥、3×144m板-桁结合钢桁梁、(48+68+48)m预应力混凝土连续梁、预应力混凝土简支梁.根据该桥结构特点,试验内容主要有桥梁变位、主要构件应力、自振频率和冲击系数等静动特性.试验结果表明,该桥设计理论正确,桥梁制造及施工质量优良,桥梁的工作状态符合设计要求.本试验对今后大桥安全运营提供了必要的技术参数,也为今后更大跨度、更复杂的桥梁结构的静动特性积累了重要的技术资料.     

成昆铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区模型试验研究北大核心

为研究铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区的受力形式,以成昆铁路金沙江大桥为工程背景,针对该桥采用的新型梁顶混凝土锚固构造,通过缩尺模型试验研究其在不同荷载下的应力分布和开裂特征。结果表明:在斜拉桥成桥恒载索力作用以及最不利荷载组合索力作用下,C7锚固块更容易发生破坏,将其作为试验构件开展缩尺模型试验,发现锚固块在不同张拉荷载作用下张拉至设计索力的过程中,应变增幅基本上线性增加,卸载后同样呈线性减小,说明混凝土受力处在线弹性阶段,且应力在规范要求范围内。在试验荷载加载至140%设计索力时,锚固块前端倒角位置开始出现细小裂纹且随荷载的增加不断开展。当荷载卸载至0时,之前出现的裂缝随荷载的减小逐渐闭合,宽度肉眼不可见,表明该构造能够满足正常使用要求且具备足够的安全储备。