大跨径斜拉桥动力分析基准有限元模型研究

针对大跨径斜拉桥的动力分析特点,研究了基准有限元模型的建立过程和修正策略。通过讨论了恒载初应力效应和几何非线性对大跨斜拉桥动力特性的影响,提出了基于敏感性分析和优化设计原理的有限元模型参数修正方法。并结合工程脉动试验对模型进行修正,结果证明,该方法具有很好的有效性和实用性。     

大跨径斜拉桥荷载试验的温度效应

以河(源)惠(州)(东)莞高速公路龙川至紫金段枫树坝大桥(主跨320m双塔单索面预应力混凝土斜拉桥)为工程实例,建立了midas模型,分析在整体升降温及温度梯度下桥梁结构关键断面的应力变化.静载试验前,进行了温度试验.试验结果表明,空载情况下温度下降1℃,塔柱及负弯矩断面的应变值分别减少9με、10με.根据温度试验结...     

大跨径复合斜拉桥主梁联接技术的介绍与探讨

本文介绍了国内外已建和在建的大跨径复合斜拉桥主梁联接技术并提出若干探讨意见。     

大跨径斜拉桥抗风稳定性能研究

斜拉桥是一种对风荷载作用很敏感的结构,在风的作用下很容易颤振,以营口辽河大桥为例,使用大型有限元软件ANSYS建立合理的有限元模型进行抗风分析,分别计算了成桥状态、施工单悬臂状态以及施工双悬臂状态的结构颤振稳定性,位移形态,评估该桥的抗风性能.     

应用碳纤维索的大跨径斜拉桥抗风性能研究

为了探讨碳纤维复合材料在大跨径斜拉桥中应用的可能性,以拉索等轴向刚度为原则,拟定了一座主跨为500 m的应用碳纤维索的大跨径斜拉桥,并运用三维非线性计算理论进行了动力特性、静风特性和空气动力稳定性分析。分析结果表明大跨径斜拉桥采用碳纤维索后:(1)结构的自振频率有所提高;(2)静风作用下结构变形增大,但其静风性能却与钢索斜拉桥基本一致;(3)空气动力稳定性与钢索斜拉桥基本一致。因此从抗风性能角度而言,大跨径斜拉桥采用碳纤维索是可行的,但是拉索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

基于响应面法的大跨径砼斜拉桥主梁重量不对称线形修正研究

为研究各设计参数对大跨径砼斜拉桥主梁线形的影响,并通过参数调整修正主梁线形,采用响应面法构建边跨最大悬臂端挠度与设计参数之间的显式响应方程,以某大跨径砼斜拉桥为例,采用有限元程序建立分析模型,模型中考虑主梁容重、索力及配重3个主要设计参数,通过MATLAB进行中心复合设计,拟合得到模拟响应与设计参数函数关系的二阶响应面模型。结果表明,在主梁线形出现偏差时,可通过调整参数来修正线形偏差且修正精度能满足工程要求。     

斜拉桥结构可靠度分析的混沌混合算法

根据可靠度指标的几何意义,联合应用混沌算法和BFGS算法,提出了基于混沌混合算法的可靠度分析方法.该方法将可靠度求解问题转化为最优化问题,利用混沌混合算法的全局收敛性实现可靠度问题的求解.利用数值算例和实际斜拉桥结构的可靠度分析对该方法的有效性进行了验证.在此基础上,对苏通长江大桥钢箱梁的可靠度进行了研究,探讨了随机变量的不定性和钢箱梁的不同组成部分对可靠度的影响.结果表明:所提出的方法为结构可靠度分析和钢箱梁的优化设计提供了新的思路和方法,能够有效弥补传统可靠度分析方法的不足,具有更高的精度.     

基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估

为研究大跨度顸应力混凝土(PC)斜拉桥的可靠度评估问题,提出了适用于大跨度PC斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合算法.该方法综合运用了有限元分析(FEA)、径向基函数(RBF)神经网络、遗传算法(GA)和Monte Carlo重要抽样(MCIS)方法,并对算法中的关键步骤(RBF神经网络的初始样本点设计方法、MCIS的抽样中心点位置等)进行了改进,使结构分析模块与可靠度计算模块智能结合.利用数值算例的可靠度分析对该算法的有效性进行了验证.最后,以一座主跨为420 m的双塔PC斜拉桥为工程背景,进行了正常使用极限状态下的可靠度分析.参数分析表明:在汽车荷载作用下,该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效概率比最长斜拉索强度失效概率高;汽车荷载的均值和标准差是影响斜拉桥可靠度的重要因素;随着汽车荷载均值系数的增大,主梁跨中位移超限失效的可靠指标下降的趋势较为显著.     

大跨径斜拉桥索塔锚固构件抗剪性能研究

针对大跨度斜拉桥的索塔锚固区连接件选取栓钉和PBL剪力键（开孔钢板连接件）的抗剪切性能进行对比分析。设计出一种梁式加载试验装置来替代传统的推出试验,以此更为真实反映出索塔锚固区结构的钢牛腿的剪力键受力情况,通过对栓钉和PBL剪力键的荷载—滑移量曲线、抗剪切刚度以及极限抗剪切承载力等方面对两种剪力键进行分析最终得出：与栓剪力键相比,PBL剪力键具有极限承载力高,抗剪切刚度大等优点,PBL剪力键的单孔极限承载力比栓钉高出43.66%,PBL剪力键最大滑移量仅有0.08 mm,少量的PBL剪力键能够替代大量栓钉剪力键达到相同的承载效果。     

山区大跨径钢桁架斜拉桥斜拉索设计研究

普者黑南盘江大桥主桥主跨采用930 m钢桁梁斜拉桥,空间双塔双索面体系,索塔采用钻石形混凝土塔,泸西侧塔高385 m,丘北侧塔高325 m,为目前国内山区环境最大跨径、最大塔高的钢桁架斜拉桥。通过综合比选研究,考虑运输安装、安全耐久及疲劳性能,大桥斜拉索采用2 000 MPa级钢绞线斜拉索,全桥共240根斜拉索,最大索长493.3 m。斜拉索在梁端的锚固采用双拉板整体式锚箱锚固方式,塔端的锚固采用钢锚梁方式,张拉端均设置在塔端。斜拉索在塔端斜拉索套筒内设置内置式减振橡胶块,在梁端安装外置式电涡流阻尼器,并采用可有效降低斜拉索HDPE外护套管风阻系数的双螺旋线结构。     

大跨双塔斜拉桥的动力特性与地震响应分析

结合某大跨双塔斜拉桥工程设计实例,采用大型有限元软件ANSYS建立了三维有限元计算模型,分析了该桥的动力特性,并采用反应谱法进行了地震反应分析。研究结果表明:由于采用了半漂浮斜拉桥体系,主梁梁端位移较大,极易造成主、引桥间碰撞且对两端伸缩缝不利,可采用弹性约束或设置阻尼器等措施来限制主梁梁端位移。     

大跨径斜拉桥钢锚箱有限元分析的子模型技术法

以国内某大跨径斜拉桥为例,通过有限元软件ANSYS采用子模型技术法、等效板厚法及非线性接触法对大跨径斜拉桥索梁锚固区应力分布进行分析。结果表明,相比于传统的等效板厚法及非线性接触法,子模型技术法计算更精细、准确,是研究大跨径斜拉桥索梁锚固区应力分布的最有效方法。     

基于虚拟激励法的大跨径斜拉桥随机地震效应主塔力学响应特征

为探究斜拉桥主塔在随机地震下的空间效应力学行为,以某大跨径斜拉桥为研究对象,基于虚拟激励法,分别对行波效应、相干效应及局部场地效应下主塔受力规律进行对比分析.研究表明:行波效应下主塔根部弯矩有一定程度降低,但控制截面剪力和轴力有所增大,且行波效应受视波速影响明显;基于Q WW相干模型时,主塔根部弯矩、剪力及顺桥向位移均...     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素,为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律,开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先,通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变,得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后,通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点,基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅,通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上,构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数,基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例,采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算,并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小,但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快,而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢,桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

大跨径斜拉桥锚拉板受力特征及结构优化研究

锚拉板式钢结构索梁锚固构造广泛应用在大跨径斜拉桥中。传统锚拉板焊缝末端圆弧过渡段处及锚管末端存在较大的应力集中现象,易形成塑性区,从而引起受拉破坏。为了进一步明确大跨径斜拉桥锚拉板的受力规律,以我国西南地区某跨径组合为200 m+480 m+200 m的双塔三跨组合梁斜拉桥为背景,建立有限元计算模型,对传统构造的锚拉板应力和优化后锚拉板应力进行对比分析研究。结果表明,改进后的构造对改善锚拉板主要板件的受力及解决圆弧过渡段及锚管末端应力集中问题具有显著作用。同时,对优化后的构造围绕锚拉板圆弧过渡段的半径、锚管长度、中部空间长度和后锚拉板长度进行了参数敏感性分析,提出了进一步解决锚拉板应力集中问题的方法,可有效保证锚拉板结构的受力安全。     

基于性能的大跨径斜拉桥 H 形桥塔纵向地震易损性分析

我国许多地区都处于板壳活跃地带,近年来,由于板壳活动的加剧遭受了多次不同程度的地震灾害,给人民带来了较大的生命财产损失。在地震作用下,作为斜拉桥主要受力构件的主塔若发生损伤,将使斜拉桥整体损伤风险明显提高。因此,以某斜拉桥为工程实例,通过SAP2000有限元分析软件,基于性能抗震设计理论学科知识,利用IDA时程分析结果,根据能力需求比模型法绘制出斜拉桥主塔各关键截面的地震易损性曲线,然后对斜拉桥主塔进行地震易损性分析。结果表明：纵桥向地震作用下,主塔的中塔底截面为易损截面。     

P-△效应对大跨斜拉桥地震反应的影响研究

为研究斜拉桥结构各构件由于P-△效应而引起的几何非线性对于结构动力特性和地震响应的影响,基于一座主跨为688 m的斜拉桥,分别建立了单独考虑桥塔、斜拉索、主梁的P-△效应的模型,通过与没有考虑各构件的P-△效应的模型相比较,分析了各构件的P-△效应对于结构动力特性的影响;并通过动力时程分析,将考虑各构件的P-△效应的模...     

纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应研究

地震作用下大跨斜拉桥梁端会发生很大位移,过大位移可能会导致主梁与引桥发生碰撞。针对地震作用下大跨斜拉桥伸缩缝处的碰撞现象,以一座大跨斜拉桥工程设计为例,采用非线性时程法研究了纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应对结构地震反应的影响规律。研究结果表明:碰撞效应不仅会产生很大的撞击力,而且可能使引桥地震力需求、引桥梁端位移、主引桥相对位移及引桥梁体搭接长度需求有较大增长,极易造成引桥的落梁或者破坏;但碰撞效应对主桥的地震需求影响较小。     

梁柱效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响研究

斜拉桥是高柔度超静定结构,具有强烈的几何非线性行为。以一大跨度斜拉桥为例,使用MIDAS/civil2012有限元软件建立三维有限元动力计算模型,并对其动力特性进行分析。在此基础上,建立模型A（不考虑梁柱效应）和模型B（考虑梁柱效应）,其均考虑斜拉索的垂度效应和结构的大变形效应。参考JTG/TB02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》提供的反应谱数据,采用CQC振型组合方法对上述2组模型进行地震仿真分析并对其位移和内力进行比较。结果表明：梁柱效应对大跨度斜拉桥的动力特性有较大影响;由于梁柱效应,在地震作用下结构的位移和内力都有所增大,且纵桥向＋竖向的地震作用比横桥向＋竖向地震作用结构的梁柱效应明显。研究结论可为以后大跨度斜拉桥动力分析提供理论依据。     

大跨径连续刚构桥的动力性能及地震响应分析

以苏通长江大桥辅航道桥为工程背景,建立了该桥的动力分析模型,考虑了结构自重的几何非线性影响和桩土的影响,在此基础上研究了该桥的动力特性和多支承激励地震响应,并探讨了行波效应对大跨度刚构桥地震反应的影响.结果表明,模型及其边界条件的正确模拟对分析结果的影响很大,行波效应产生的不利影响十分突出.