中央扣对大跨悬索桥动力特性和地震响应的影响研究

为了探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以四渡河悬索桥为研究对象,建立该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其动力特性和在地震激励下的时程反应进行空间非线性分析。研究结果表明,中央扣提高了结构的反对称抗扭刚度和限制了结构的纵飘特性,同时加强加劲梁-主缆-主塔的动力耦合作用;1对柔性中央扣的设置方式对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,因而是不可取的;而刚性中央扣和3对柔性中央扣的设置方式对限制加劲梁纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致结构地震应力响应大幅增加,因而从抗震设计角度设置中央扣是"有得有失"的。     

中央扣对大跨度悬索桥地震响应影响及机理研究

为研究不同形式中央扣对悬索桥地震响应影响规律及机理,本文结合某三跨铁路悬索桥,基于ANSYS有限元分析软件建立三维空间有限元分析模型,对比分析不同中央扣设置形式对桥梁自振特性的影响。通过非线性时程分析,对在塔梁位置设置纵向黏滞液体阻尼器前后不同形式中央扣对悬索桥地震响应的影响规律进行研究。通过响应控制振型的研究,揭示中央扣对各响应产生不同影响的机理。研究结果表明:仅通过自振特性分析不能直接得到准确的中央扣对桥梁地震响应影响规律;不同中央扣设置形式下,主梁竖向位移及各项内力响应均大幅增加,塔底弯矩、剪力有所减小,以刚性中央扣为最优;考虑阻尼器后,不同形式中央扣对大跨度悬索桥地震响应的影响与无阻尼器情况基本一致,其原因是设置阻尼器并未改变桥梁各响应的控制振型。     

柔性中央扣对单跨悬索桥的影响分析

为了解柔性中央扣对单跨悬索桥受力的影响,以宜昌庙嘴长江大桥为研究背景,建立该桥设置与不设置柔性中央扣的计算模型,进行结构静力和动力特性分析。研究结果表明:柔性中央扣对提高结构整体刚度影响较小,但对减小梁端纵向位移和降低跨中吊杆索力的作用明显,同时也能提高加劲梁扭转频率,增大相应频率出现的阶次,有利于提高桥梁的抗风稳定性。大桥成桥试验时,对结构的位移、内力、自振频率及结构振型进行了验证,试验结果与理论分析吻合较好。     

加劲梁带外伸跨的大跨度悬索桥动力特性分析

为研究加劲梁外伸跨布置形式和约束体系对大跨度悬索桥结构动力特性的影响,基于国内某主跨1098 m的单跨悬索桥设计方案,采用有限元软件分别建立设置外伸跨、未设置外伸跨、设置悬吊外伸跨及加劲梁不同约束体系等多个模型.开展全桥动力特性分析,对比不同模型悬索桥结构动力特性的差异,分析加劲梁外伸跨布置形式和约束体系对该悬索桥刚度...     

加劲梁外伸跨对悬索桥静动力特性的影响

为研究加劲梁外伸跨对悬索桥静力、动力特性的影响,以一中等跨度悬索桥为例,利用桥梁非线性分析系统BNLAS,分别建立加劲梁单跨简支、三跨连续以及五跨连续的单跨悬吊体系有限元模型,对结构进行静力、动力特性分析。结果表明:外伸跨加劲梁能够有效降低梁端最大纵向位移及转角,降低了活载作用下加劲梁的挠度,而且有效提高了结构整体面外刚度;外伸跨加劲梁有效减弱了行车下梁端位移的响应,降低了梁端支座的往复式位移总量;在动力特性方面,外伸跨加劲梁同样具有较多的优点。为提高伸缩缝及支座的耐久性,单跨悬吊悬索桥推荐采用带外伸跨的连续加劲梁体系。     

不同纵向约束体系对三塔悬索桥地震反应影响研究

以一座三塔悬索桥为分析对象,采用SAP2000平台建立该桥空间动力有限元模型并进行非线性动力分析,研究了地震作用下,缆梁间设置中央扣、中塔与主梁间设置弹性索和二者组合使用对于该桥抗震性能的影响。分析结果表明,缆梁间设置中央扣可以显著减小主梁位移和中塔塔底剪力和弯矩,但会使各塔顶主索鞍座水平力和边塔内力增加;选用合理的弹性索刚度,可以有效控制主梁位移,同时使中塔与边塔的受力处于合理范围内;两者组合使用,能够进一步降低主梁位移和均衡中塔与边塔的受力,同时可以减小弹性索索力,更有利于中塔下横梁受力。     

铁路悬索桥疲劳荷载下吊索内力与变形分析

铁路悬索桥由于承担较大的列车活载作用,在反复轴向应力和吊索缆上与梁上连接点纵向位移差的作用下,短吊索易发生疲劳破坏,短吊索疲劳强度成为控制设计的关键因素,需要对吊索在疲劳荷载下的内力与变形进行有限元分析并通过试验确定短吊索抗疲劳性能。以某建设中的主跨660 m铁路悬索桥作为研究对象,分析吊索在疲劳荷载组合作用下的内力和上下连接点纵向位移差,分别根据吊索内力和纵向位移差确定内力幅和吊索偏角幅值;分析了加劲梁的纵向约束和中央扣设置等对吊索最大偏角的影响。结果表明,由于需要设置传递制动力的纵向约束,导致了铁路悬索桥跨中短吊索有较大的纵向偏转角,可能对铁路悬索桥吊索的疲劳性能产生较大影响。     

地震动输入方式对铁路大跨系杆拱桥地震反应的影响

以某铁路大跨钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,建立了全桥空间动力计算模型,进行了桥梁动力特性分析,应用反应谱法讨论了地震动输入方式(单维、双维及三维)对大跨拱桥弹性地震反应的影响。结果表明:竖向输入地震动对拱肋的轴力及面内弯矩、剪力影响较大,但对面外剪力及弯矩影响较小;顺桥向或横桥向单独输入地震动时,面内及面外内力存在较明显的耦合效应;对于多孔大跨拱桥,建议同时输入三维地震动进行地震反应分析。     

悬索桥柔性中央扣锚固系统受力分析

以在建的岳阳洞庭湖二桥主桥为例,研究了大跨径钢桁梁悬索桥上柔性中央扣系统的构造和设置方法,并基于大型通用有限元分析程序ANSYS对耳板式中央扣斜拉索梁端锚固系统进行了空间有限元分析,研究了锚固系统的传力机理及应力分布情况,取得了一些有价值的结果,为今后在同类悬索桥上设置柔性中央扣时提供参考。     

高墩大跨连续刚构桥梁IDA分析结果离散原因

为研究地震动特性对高墩大跨桥梁IDA分析结果离散性的影响,以某一高墩大跨铁路桥梁为工程依托,基于OpenSEES建立其非线性有限元模型;采用"谱兼容"的方法从太平洋地震中心的PEER数据库选择20条地震记录,对该算例桥梁进行IDA分析,研究地震动的峰值、反应谱幅值S_(a.max)和S_a(T_1,5%)等参数对结果离散性的影响。研究结果表明:高墩大跨桥梁的IDA分析结果的离散性是由于桥梁第1阶模态对应的谱加速度S_a(T_1,5%)的离散导致的,二者存在明显的正相关关系,在高墩大跨桥梁增量动力分析选择地震波时严格控制S_a(T_1,5%)的离散性,有利于提高高墩大跨桥梁非线性地震反应分析结果的精确性。     

跨“V”形峡谷大跨度铁路悬索桥减震研究

以位于高烈度区、跨"V"形峡谷的千米级跨径铁路悬索桥为研究对象,建立全桥精细化数值模型,通过设计和罕遇地震动的一致激励和考虑"V"形峡谷地形效应的非一致激励下桥梁结构的响应分析,进行该桥的抗震性能和减震研究。结果表明:非一致激励地震动作用下,该桥的主塔内力、纵桥向梁端位移、主缆和吊杆拉应力等相对一致激励均有不同程度的降低,但主塔变厚度处截面弯矩接近设计限值,主梁梁端及柔性中央扣的地震响应超限;采用耗能型中央扣可使纵桥向梁端位移降低49.78%,并解决柔性中央扣拉应力超限破坏的问题,但会增大西侧主塔的内力响应;在塔梁连接处设置黏滞阻尼器可使主塔弯矩、剪力及梁端位移分别降低19.87%,14.20%和70.55%,但柔性中央扣仍因应力过大而被破坏;采用耗能型中央扣+黏滞阻尼器可使主塔弯矩、主塔剪力、梁端位移、主缆应力、吊杆应力分别下降24.01%,18.84%,72.42%,7.14%和11.38%,耗能型中央扣峰值内力未超出其极限承载力,有效地控制了结构关键构件的地震响应,满足该桥的抗震设防要求。     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

大跨铁路连续刚构桥地震力分析

以新建松陶铁路跨第二松花江大跨度连续刚构桥为研究对象,运用midas对其动力特性进行了分析,得到了成桥状态下结构的自振特性及有效振型参与质量,确定了运用反应谱法对地震作用进行振型组合时所必须的振型阶数,并结合反应谱法对该桥进行了地震反应分析,分别得到地震作用下结构的反应最大值,同时根据抗震计算结果对桥墩和桩基础进行配筋验算。     

深水库区铁路斜拉桥地震反应分析

以某深水库区铁路大跨度斜拉桥为研究对象,建立考虑动水压力效应的全桥空间动力计算模型,分析动水压力对桥梁动力特性及弹性地震反应的影响程度。结果表明:桥塔附加水体质量对斜拉桥的体系纵漂及体系对称竖弯振型影响较明显;考虑塔身的水体附加质量时,塔身控制截面的地震反应增加较大,且顺桥向地震反应增加明显大于横桥向的地震反应。因此对处在深水库区的铁路大跨桥梁,应考虑水体附加质量对桥梁地震响应的增大效应,否则设计将偏于不安全。     

考虑车辆运行参数变化的悬索桥车激振动分析

悬索桥跨度大,柔性高,在车辆通过时,易发生振动。为了研究其车激振动问题,利用动力平衡原理和有限元法,建立车桥系统振动微分方程。以湘西矮寨大桥为背景,通过对桥面不平顺进行数学模拟,利用计算机软件ANSYS分析大跨度悬索桥在车流分别以不同速度和车重运行时主梁跨中位移、主缆、吊杆和腹杆的动力响应。研究结果表明:随着行车速度或车重的增加,结构响应通常增大,但主梁跨中横向振动位移随车速的变化具有不确定性;车辆运行参数对主梁竖向振动位移的影响显著;而对主梁横向振动位移的影响较小;结构动力响应对车速的变化比对车重的变化更为敏感。     

杭瑞高速公路洞庭湖大桥主桥设计及关键技术研究

杭瑞(杭州—瑞丽)高速公路洞庭湖大桥主桥为(1480.0+453.6)m的双塔公路悬索桥,加劲梁采用钢桁梁结构,2片主桁横向间距35.4 m;主桁采用带竖杆的华伦式桁架,桁高9.0 m,节间长度8.4 m。钢桁梁上层桥面与主桁上弦杆结合(板桁结合),桥面采用超高韧性混凝土(Super Toughness Concrete,STC)轻型组合桥面结构。对主桥采用的关键技术进行了研究,分析中央扣对悬索桥结构体系的影响以及桁高对悬索桥加劲梁刚度的影响,并在设计中提出了轻型组合桥面板桁结合型加劲梁结构体系,在施工中提出了悬索桥钢桁加劲梁多节段窗口刚接法架设技术。     

大跨桥上无缝线路纵向地震响应研究

地震作用下大跨桥上无缝线路纵向响应的研究具有重要意义。以一座大跨桥梁为例,研究了一致激励下桥上无缝线路纵向地震响应,并对小阻力扣件铺设、梁体温差及地震波频谱特性对钢轨最大纵向力的影响进行了分析。得出结论:轨道约束对大跨桥梁结构的低阶纵向自振频率有较大的影响;地震作用下梁缝处钢轨最大纵向力比根据现有规范计算的钢轨最大伸缩力大很多,铁路工程相关规范应增加钢轨地震力检算这一指标;大跨桥上铺设小阻力扣件后,地震时钢轨最大纵向力会降低约20%~30%;穿越震区的大跨桥上无缝线路设计应合理考虑梁体温差的影响,并使桥梁结构低阶纵向自振频率有效避开场地处地震波的主频率段,否则地震发生时桥上无缝线路工作状态将会受到较大考验。     

重庆鹅公岩轨道专用桥加劲梁合龙关键技术

重庆鹅公岩轨道专用桥桥跨布置为(50+210+600+210+50)m,是目前世界上跨度最大的自锚式悬索桥.该桥加劲梁为5跨连续梁,锚跨和锚固段为混凝土梁,其余为钢箱梁.加劲梁锚固段采用可滑移现浇支架施工,锚跨采用常规现浇支架施工,边跨采用顶推法施工,中跨采用斜拉扣挂法施工.加劲梁先合龙边跨,后合龙中跨,最后合龙锚跨.通过在塔梁交叉处设置纵向位置调整系统、在混凝土锚跨下设置可纵向滑移支架主动控制合龙时机,避免了天气条件的不利影响,缩短了工期;通过有效控制锚固段及锚跨混凝土梁段的变形,减少施工对混凝土的扰动,从而控制混凝土梁段的质量;通过优化支架结构降低支架复杂程度和安全风险,从而降低支架费用.该桥加劲梁的合龙技术,可为同类桥梁施工提供借鉴.     

地基柔性效应对铁路连续梁桥弹塑性地震反应的影响

以某高速铁路大跨连续梁桥固定墩纵桥向的弹塑性地震反应为研究对象,建立考虑地基柔性约束效应的单墩动力计算模型,分析地基柔性效应对桥墩动力特性及弹塑性地震反应的影响规律。结果表明:地基比例系数m值的改变对桥墩的1阶自振频率影响较明显;随着地基比例系数m值的降低,墩顶位移及基底位移逐渐增加;地基越软,桥墩的弹塑性地震反应有增大的趋势。为了更加合理的描述桥墩的塑性状态,建议对软土场地桩基础钢筋混凝土桥墩进行延性抗震设计时,优选墩底曲率延性指标进行评价。     

基于地震引起动水作用的深海斜拉桥抗震性能研究

目前,深海大跨斜拉桥正在不断建设,其跨度的变化以及所处的深水环境使得在地震作用下桥梁受力更加复杂,地震作用下不但要考虑桩-土的相互作用,还要考虑地震引起的动水压力对结构的影响。为了分析地震引起的动水作用对斜拉桥动力特性和地震响应的影响程度,以及不同水深下动水力对深海斜拉桥地震响应的变化规律,基于一座现代大跨深水斜拉桥为工程背景,利用有限元软件建立三维模型,采用"m"法来考虑桩-土相互作用,用基于Morison方程的附加质量法来考虑地震引起的动水压力,结果表明动水对结构地震特性有较大影响,因此在斜拉桥抗震设计时动水作用不可忽略。