拱桥短吊杆内力识别新方法研究

针对目前工程中短吊杆内力识别普遍存在的问题,按两端固支边界约束建立短吊杆力学模型,利用其第1阶模态振型的对称性,构建起吊杆内力与吊杆长度、质量密度、弯曲刚度及固有频率等参数之间的联系,基于Matlab编程计算,得到了一种识别短吊杆内力的新数值迭代方法。通过工程实例应用,验证了该方法的可行性与可靠性。     

一类精确考虑抗弯刚度影响的系杆拱桥索力测量新公式

通过引入一端铰支一端固支、两端固支等不同边界条件下吊杆的形状函数,运用能量方法。推导出索力、抗弯刚度与吊杆固有频率间的关系式,进而给出基于前2阶固有频率的索力精确测量公式。该公式将抗弯刚度作为隐式计算参数,回避了其难以准确识别的问题。以某系杆拱桥的索力实测为例,将建议公式与常用公式的计算结果和实测值进行比较并加以分析,分析结果证明建议公式准确考虑了抗弯刚度和边界条件对索力测量的影响且其精度满足工程实践要求。     

斜拉索动力计算长度研究

根据斜拉桥拉索的振动特点，引入动力计算长度概念，将两端固支的拉索振动模型动力等效成两端铰结的拉索振动模型，从而解决了多年来振动法测估索力时遇到的确定有效计算长度的难题，可广泛应用于振动法测估各类拉索的索力，具有精度高，概念清楚，使用等特点。     

考虑墩梁刚度比的刚构墩计算长度研究

基于同时考虑墩顶主梁弯曲约束和结构体系抗推约束等效刚度,推导出刚构墩在双重弹性约束下的压杆计算长度系数精确方法,并编制出相应的计算程序。结合算例比较计入主梁弯曲刚度和水平抗推刚度以及墩顶固结、墩顶受弯曲约束但水平可移动铰等不同边界状态对高墩计算长度系数的影响,并研究不同边界条件下刚构高墩截面的配筋需求。结果表明:精细化确定刚构墩计算长度是影响桥墩构造及配筋设计的关键因素。     

单跨斜梁的内力反力影响线及其程序

给出两端简支、一端简支一端固定及两端固定的单跨单根斜梁的内力、反力计算公式,并将内力计算公式用FORTRAN语言编成程序。还给出了两端简支斜梁在支点、1/4及跨中截面不同刚度比下的影响线图,以及在刚度相同时截面内力随斜交角变化的趋向图,以便工程人员对斜梁的内力有更进一步的认识。     

大跨连续刚构高墩压杆长度系数精细化计算研究

利用弹性二阶内力分析原理,考虑连续刚构结构体系提供的墩顶转角约束和水平弹性约束刚度的影响,推导出连续刚构高墩压杆长度系数的解析公式,并以理想边界约束条件加以验证,采用该推导算式可在考虑外部边界条件影响的前提下,更精确地计算刚构高墩压杆长度系数。算例分析表明:①随着墩顶转角约束刚度和水平弹性刚度的增加,刚构墩压杆长度系数会逐渐降低,但二者参数分析敏感程度不同,后者相关性更强;②连续刚构墩身越高,压杆长度系数越小,但墩高在70～120 m时,连续刚构墩的压杆长度系数的变化幅度较小,均值约为0.85。     

基于动力刚度法与粒子群优化算法的拉索参数识别

拉索一般设置有一个或多个中间支承,其振动频率与索力对应关系不甚明确,基于动力刚度法与粒子群算法,对带有多个中间支承的拉索进行参数识别。将拉索视为无限自由度体系,导出精确的单元动力刚度矩阵,通过集成及求解得到总体动力刚度矩阵和频率方程,引入Wittrick-Williams算法求解拉索振动频率;根据拉索振动频率拟合的参数识别方法,将之转化为一优化问题,采用带变异算子的粒子群优化算法进行拉索参数识别。通过有限元仿真分析对带有两个中间弹性支承的两端固结拉索进行了算法的验证,并选取一座实桥的3根两端设置高阻尼橡胶减振器的典型拉索进行了参数识别。研究表明,对具复杂边界条件拉索,基于动力刚度法与粒子群优化算法的参数识别方法能够获得较好的索力测试精度。     

基于线形识别的索力测量方法影响因素研究

拉索是索承重桥梁重要的传力构件，其受力状态是反映桥梁健康状态的重要指标，准确测量拉索的索力对保障桥梁结构的安全至关重要。结合数字图像处理技术和拉索计算理论，提出了一种基于线形识别的索力测量方法，可实现非接触式无损测量，设备简单，操作方便，效率高。通过高精度的图像采集及数字图像处理技术进行拉索线形的识别与提取，获取拉索有限空间点的几何坐标，再基于悬链线理论和过“三定点”的精确线形数值计算方法，即可快速计算出索力。通过缩尺模型试验验证了该方法可适用于不同长度、不同直径、不同倾角的索力测量，测量误差为2%～5%。采用数值仿真的方法，探究了温度变化、拉索弯曲刚度、减振装置等单一因素变化对索力测量精度的影响规律，并基于模型试验，剖析了图像采集角度及采集距离对测量精度的影响。结果表明：拉索的弯曲刚度、边界条件对短索测量精度的影响较大，拉索温度的变化对测量精度影响较小，减振装置对测量精度的影响随减振装置刚度提高而增大，拉索图像正面平拍和近距离采集可提高方法的精度；基于以上分析，建立了考虑弯曲刚度和减振装置影响的索力修正方法，修正后索力误差为1%～2%。     

高墩稳定性计算

从能量原理的瑞利-里兹法出发,提出了考虑墩身自重,并能运用于变截面墩的临界力计算方法。主要研究了一端固支一端自由和一端固支一端铰结2种边界条件情况,提出了失稳临界力的计算公式,供设计人员参考。     

吊杆振动分析与力的测量

利用能量法,引入固端梁在均布荷载下的挠度曲线作为一阶振型,求得吊杆的一阶频率与抗弯刚度、张力的近似关系;通过解微分方程,求得两端铰支吊杆和弦的一阶频率与抗弯刚度、张力的精确关系。比较两者的误差及收敛方向,获得由这两者组成的分段公式。从而可以得到频率和张力的近似计算公式,公式精度满足工程要求。从而可以方便获得吊杆的频率或张力。