千米级斜拉桥汽车荷载作用下非线性静力响应研究

随着苏通大桥的通车以及香港昂船洲大桥的建设,已步入千米级斜拉桥建设的新纪元;因此研究千米级斜拉桥的非线性影响对以后类似桥梁的设计建设有非常重要的意义.分析汽车荷载作用下千米级斜拉桥的静力非线性响应,得出了斜拉桥主梁、主塔和拉索这三个不同构件汽车荷载作用下非线性静力响应的大小;并进一步分析了跨度增大对非线性响应的影响.     

外激励作用下斜拉桥索-梁相关振动特性

为了研究大跨度斜拉桥在外激励作用下发生的索-梁相关振动,基于非线性振动理论建立了拉索发生大幅度非线性振动的理论方程,开发了有限元索动力单元;建立了某大跨度斜拉桥全桥有限元模型,在此基础上,使用索动力单元模拟斜拉索;最后,以一座具有代表性的大跨度公路斜拉桥为例,研究了在不同工况的外激励作用下斜拉桥发生索-梁相关振动的特性.研究结果表明:在斜拉桥全桥尺度下研究索-梁相关振动更为合理;斜拉桥的索-梁相关振动是一个能量传递过程;在外激励作用下,拉索 1:1 主共振更容易发生,2:1 参数共振相对不容易发生;靠近桥塔位置的较短拉索不容易发生较大幅度的振动.      

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。     

千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系

为确保千米级混合梁斜拉桥施工监控的高效性、高精度以及安全性,以鄂东大桥为背景,通过理论分析、有限元数值计算,在充分考虑结构非线性效应,并结合现场实际及工程面临问题的基础上,开展了特大跨度混合梁斜拉桥施工监控理念、监控方法及监控内容研究,构建了适用于该复杂结构的监控体系.首先,根据千米级混合梁斜拉桥施工控制特点及面临的问题和挑战,基于几何控制理论,构建了双目标监控体系;其次,根据双目标控制系统关键问题,重点针对初始无应力状态量的确定、关键构件计算分析、制造浇筑及安装控制、施工期安全稳定等问题进行深入研究,得到了其计算分析及安装控制方法;最后,利用建立的监控体系,对鄂东桥进行了全过程控制.研究结果表明:采用的监控系统,制造阶段误差梁顶最大为16 mm,轴线误差2.7 mm,累计梁长误差10.8 mm;非线性稳定安全系数最小2.5,满足要求;边跨混凝土线形最大误差11 mm,中跨钢箱梁最大误差157 mm;塔偏相对误差为L/12 434,混凝土梁单根拉索索力最大误差为4.50%,钢梁索力最大为6.30%,全桥应力合理,监控各项指标均满足规范要求.      

基于拉索等效弹模修正的大跨度斜拉桥动力特性及参数分析

研究斜拉桥动力特性是桥梁结构动力分析的前提和基础,以大跨度斜拉桥为研究对象,首先运用大型有限元通用软件ANSYS建立斜拉桥空间有限元模型,并用Ernst公式对其拉索等效弹性模量进行修正,其次分析了大跨度斜拉桥的动力特性以及结构参数对动力特性的影响,其研究结论可为该桥梁结构体系下的车振、风振、地震等设计提供依据和参考。     

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。     

千米级斜拉桥主梁挠度非线性随机静力分析

采用响应面法对千米级斜拉桥主梁最大挠度进行静力可靠度分析,考察主梁最大挠度随结构材料、几何尺寸及外荷载等不确定因素的变异而发生变化的规律。算例研究表明,主梁挠度可靠指标对各随机变量平均值和标准差的敏感程度不同。同其它随机变量相比,斜拉索弹性模量变异对千米级斜拉桥主梁挠度影响最为显著。主梁截面面积变异对千米级斜拉桥主梁挠度具有显著的影响,但与对千米以下斜拉桥主梁挠度的影响规律不同。     

中小跨径斜拉桥索力优化的“二阶段法”

以影响矩阵理论为基础,以有约束优化法及正装分析法为核心,提出中小跨径斜拉桥索力优化"二阶段法",并结合算例加以验证.该方法省去倒装分析过程,可以快速求出合理成桥与施工索力,对中小跨径斜拉桥成桥及施工阶段分析的索力优化计算具有实用意义。     

中小跨径斜拉桥索力优化的“二阶段法”

以影响矩阵理论为基础,以有约束优化法及正装分析法为核心,提出中小跨径斜拉桥索力优化"二阶段法",并结合算例加以验证.该方法省去倒装分析过程,可以快速求出合理成桥与施工索力,对中小跨径斜拉桥成桥及施工阶段分析的索力优化计算具有实用意义。     

多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。