钢桁梁悬索桥抖振响应及其影响参数分析

钢桁梁是双层桥面悬索桥及峡谷地区悬索桥常用的加劲梁形式,该类加劲梁构件众多、阻风面积大,在脉动风荷载作用下的抖振响应非常显著。采用Davenport抖振频域方法对某钢桁梁悬索桥的顺风向、横风向及扭转方向的抖振响应进行分析。抖振有限元频域分析表明:抖振位移主要由加劲梁各方向的1阶振动模态控制,高阶模态的参与效应可以忽略;对于抖振加速度,高阶模态有较大贡献。进一步研究了定常及非定常自激气动力形式对气动阻尼的影响,结果表明准定常自激力描述竖向及侧向模态的气动阻尼具有足够的精度,但描述扭转模态的气动阻尼还存在很大的近似性。     

郭家沱长江大桥设计创新成果突出

由招商局重庆交通科研设计院有限公司主持设计和参与施工的重庆郭家沱长江大桥工程全长6. 2 km,其中,郭家沱长江大桥全长1403. 8 m,主桥钢桁梁采用67. 5 m+720 m+75 m三跨连续体系,主跨跨径720 m,是目前国内跨度最大的公轨两用悬索桥.     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥抗风性能研究

针对目前我国最大跨度钢桁梁斜拉桥武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥的抗风性能进行风洞试验及分析研究,包括气动参数测量风洞试验、主梁节段模型风洞试验、施工状态气弹模型风洞试验、斜拉索风雨振动风洞试验及塔梁交汇区风场对行车安全性影响分析等.研究表明,无论成桥状态或施工状态,其主梁断面具备足够的抗风稳定性,在相应设计风速作用下,其抖振响应性能满足要求,斜拉索虽存在发生风雨振动的可能,但可以通过气动措施或机械措施加以改善,塔梁交汇处风场特性较为特殊,在强风作用下可能会引起驾乘人员不适.     

斜拉桥风致响应的雷诺数效应

为研究主梁三分力系数雷诺数效应对斜拉桥的静风响应及抖振响应的影响,分别采用大、小2种比例主梁节段模型的风洞试验测得主梁三分力系数;并用结构有限元方法,以苏通大桥为背景,分析了高雷诺数和低雷诺数时斜拉桥的静风响应和抖振响应.研究结果表明:雷诺数效应对斜拉桥抖振效应有不可忽略的影响;忽略主梁雷诺数效应的斜拉桥静风响应和抖振响应分析可能会导致偏危险的结果.     

菜园坝长江大桥气动弹性模型风洞试验及分析

介绍了重庆菜园坝长江大桥施工及成桥状态全桥气动弹性模型在均匀流和湍流两种流场中的风洞试验的主要内容及相应结果。评估了菜园坝长江大桥颤振、抖振和涡激振动等风振特性。结果表明,该桥成桥状态下的各种风振响应能满足设计风速下的抗风要求。主拱悬臂施工状态下主拱振幅最大,主拱1/4悬臂状态下有涡激振动现象。     

菜园坝大桥施工阶段的抖振时域分析

重庆菜园坝长江大桥是钢箱系杆拱、桁梁的组合结构拱桥,其施工阶段的刚度与使用阶段相比要小得多。为避免抖振引起的施工安全问题,在利用线性滤波器中的AR模型进行了三维脉动风场模拟的基础上采用时域分析法对各施工工况下的抖振响应进行了分析,所得结果可直接用于工程设计和施工控制,也可为今后该类桥梁的设计和施工提供参考。     

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.     

山区钢桁梁斜拉桥施工期抖振时域分析研究

以某山区大跨钢桁梁斜拉桥为工程背景,首先对斜拉桥施工期的结构动力特性进行了分析,然后利用数值模拟方法对钢桁加劲梁气动参数进行了识别,并编制了风场模拟程序,通过对模拟的风速时程曲线进行相关性检验,验证了模拟脉动风场的适用性和准确性。最后通过时域分析计算了山区钢桁梁斜拉桥施工期最不利工况下的抖振响应。分析表明,依托工程结构施工期不会出现风致动力失稳现象,在不采取抗风措施的情况下,风致抖振响应不会对结构安全性造成影响。     

基于虚拟激励法的多维多点随机风作用下大跨度斜拉桥抖振响应研究

大跨度桥梁风致抖振在各种风速下均会发生,且精确响应计算也较为困难,针对此响应计算问题,提出了基于虚拟激励法的多维多点风致抖振响应计算方法。通过抖振力谱与来流风谱理论公式关系,将抖振力转化为多维虚拟力作用在桥梁结构有限元模型上,计算各频率点与时间点下的虚拟响应,积分得到随机响应均方根值,实现了通过直接在有限元模型上加载虚拟抖振力谱,同时可考虑结构的全频率参与贡献,快速求解随机风作用下桥梁抖振响应。通过计算分别选取基于风洞试验识别的气动导纳函数、跨向相干性函数与规范规定的跨向相干性函数和Sears函数时桥梁的抖振响应值,与全桥气弹模型风洞试验值进行对比,得出采用风洞试验识别得到的气动导纳函数、跨向相干性函数时的抖振响应结果与试验结果最为接近。     

窄桥面悬索桥非线性抖振时域分析

以一主跨278 m,桥面宽4 m的钢桁架加劲梁窄桥面悬索桥--新疆赛吾迭格尔大桥为工程背景,对窄桥面悬索桥的风致抖振响应进行有限元仿真模拟分析,并对可能影响抖振分析结果的非线性因素进行了分析.分析结果表明:对于该类型悬索桥,结构的大变形效应对抖振响应影响为负,计算动力响应可以偏保守不考虑结构的大变形,各因素对主梁各方向抖振响应的影响各不相同,抖振对横向位移的影响比较大,应该重点考虑.     

山区大跨度窄梁悬索桥静风稳定及抖振性能研究

某山区钢-混组合窄梁悬索桥采用水平导流板对其颤振、驰振性能进行了优化,为了解该桥各类风致静、动力效应,以确保施工安全性和行车安全性,进一步研究优化后加劲梁在平均风作用下的静风稳定性和在脉动风作用下的抖振性能。基于全桥有限元模型结构自振特性分析结果及节段模型风洞试验测得的加劲梁断面静风三分力系数和颤振导数,采用三维非线性数值模拟方法对优化前、后加劲梁的静风临界发散风速进行求解,并与基于小变形假定的二维线性理论分析方法计算结果进行对比;采用抖振响应频域分析方法,结合规范中的桥址区风场特性,计算脉动风作用下的加劲梁抖振位移及内力。结果表明：该桥设置水平导流板前、后,加劲梁静风稳定性均满足规范要求且性能良好;设置水平导流板后,加劲梁扭转方向抖振位移有一定程度增大,同时,加劲梁竖向剪力最大值出现位置发生改变,跨中断面扭矩显著增大,该气动措施对抖振性能的提升较为有限。     

大跨窄面悬索桥抖振时域精细化分析

以主跨278 m,桥面宽4 m的钢桁架加劲梁窄面悬索桥为工程背景,对大跨窄面悬索桥的风致抖振响应进行了有限元仿真模拟分析,并对可能影响桥梁抖振响应的几个关键的影响因素进行了分析,研究了大跨窄面悬索桥的抖振响应特点,得出结论:对于大跨窄面悬索桥结构,在动力时程分析过程中考虑大变形效应,结构主梁的抖振响应脉动幅值均变小,且...     

大跨度三主桁钢桁拱桥施工状态抖振风洞试验研究

为研究大跨度拱桥施工状态的风致抖振性能,以三主桁钢桁拱桥——明珠湾大桥为背景,采用风洞试验对紊流风作用下的桥梁抖振响应进行测试。根据施工步骤选取典型施工状态,建立桥梁结构有限元模型并进行动力特性分析,通过比较自振模态频率,确定最不利施工状态。制作最不利施工状态下桥梁1∶100缩尺气弹模型,采用U形弹簧等效模拟梁、拱刚度,在模拟B类风场的边界层风洞中进行桥梁气弹模型抖振响应测试。结果表明:梁、拱已拼装至最大单悬臂且第3层扣索尚未张拉时为最不利施工状态;抖振随机响应以一阶竖弯和一阶横弯为主,抖振响应峰值因子与规范取值范围基本吻合;完全横桥向来风条件下拱桥抖振响应最大,完全顺桥向来风时抖振响应最小。     

悬索桥高等气动分析的状态—空间法

提出了一个基于有限元全新的高等气动分析模型，此模型可用来分析时域内颤振失稳和抖振响应问题。时域内的运动方程用模态坐标状态-空间形式给出。与频率有关的颤振导数可变换成与时间有关的合理函数，这样在阵风作用下三维气动运动的耦合影响就可以准确地进行分析。抖振力用准稳态公式及适当的气动容许值加以考虑，用多维自动退化移动平均模型来模拟沿桥长的扰动风速。对主跨1991m的明石海峡大桥用三维有限元模型进行了数值分析，结果表明抖振响应的理论值与全桥气弹模型风洞试验值符合较好。还对影响抖振响应的各主要参数进行了广泛的研究。     

悬索桥高等气动分析的状态-空间法

提出了一个基于有限元全新的高等气动分析模型,此模型可用来分析时域内颤振失稳和抖振响应问题.时域内的运动方程用模态坐标状态-空间形式给出.与频率有关的颤振导数可变换成与时间有关的合理函数,这样在阵风作用下三维气动运动的耦合影响就可以精确地进行分析.抖振力用准稳态公式及适当的气动容许值加以考虑.用多维自动退化移动平均模型来模拟沿桥长的扰动风速.对主跨1 991 m的明石海峡大桥用三维有限元模型进行了数值分析,结果表明抖振响应的理论值与全桥气弹模型风洞试验值符合较好.还对影响抖振响应的各主要参数进行了广泛的研究.     

带吊机钢桥塔施工状态抖振响应及风振舒适性研究

为评估施工过程中带吊机状态时桥塔的风振舒适性,对某桥一高164.4 m的独柱式钢桥塔与吊机结构开展了气动弹性模型风洞试验,研究桥塔封顶(T1状态)以及最后一道扶墙安装前(T2状态)2种施工状态下的桥塔和吊机的抖振位移响应;采用加速度均方根作为结构风振舒适性评价指标,通过比较多种舒适性标准得出高、中、低3种评价等级,对带吊机桥塔结构风振舒适性进行评价,并结合工程规定进行验证。结果表明:风偏角对带吊机钢桥塔结构抖振响应有显著影响,其中15°风偏角下抖振响应最大;风速与带吊机钢桥塔结构顶部加速度均方根间存在较显著的线性正相关特性,可以作为风振舒适性的简易评价指标;2种施工状态下桥塔塔顶风振舒适性基本一致,T2状态下吊机顶部风振舒适性低于T1状态;3种评价标准中基于非常烦扰的中评价等级与工程规定较相符。     

桁梁桥气动导纳函数的试验研究

在介绍识别气动导纳函数的试验原理和试验方法的基础上,以坝陵河大桥和果子沟大桥为例进行了桁梁桥气动导纳函数的试验研究.对不同攻角、不同风速下的升力导纳、阻力导纳和升力矩导纳进行对比分析,概括了桁梁桥气动导纳函数的特点,并利用数值拟合技术,得到桁架结构断面气动导纳函数的经验拟合公式.基于该公式,对坝陵河大桥和果子沟大桥进行了抖振频域分析,并与风洞试验抖振响应测量结果做对比,表明计算值与试验值具有良好的一致性,证明了桁梁气动导纳识别方法的正确性和拟合公式的有效性.     

大跨度公轨两用悬索桥刚度敏感性分析

通过对矢跨比、边跨伸出段长度、中央扣及边跨主缆倾角等因素进行分析,提出重庆郭家沱长江大桥主要刚度影响指标,为方案设计提供依据。     

重庆菜园坝长江大桥钢桁梁整体节段施工技术

介绍重庆菜园坝长江大桥正交异性桥面板整体节点钢桁梁设计、施工的新理念,以及钢桁梁工厂组拼、整体节段运输、吊装、现场对接拼装等工艺措施及要点,并对钢桁梁整体施工关键技术进行了研究。     

大沽河航道桥全桥气弹模型风洞试验研究

青岛海湾大桥大沽河航道桥为主跨260 m的独塔自锚式分离双箱梁悬索桥,运用ANSYS软件对成桥状态及施工状态进行动力特性分析,并依托全桥气弹模型风洞试验,采用1∶118的几何缩尺比进行成桥状态和施工状态的颤振及抖振试验,测定颤振临界风速及抖振响应,据此分析评估该桥的抗风性能。风洞试验结果表明,该桥具有较好的颤振稳定性。