某半飘浮体系独塔斜拉桥抗震性能研究

为研究半飘浮体系下独塔斜拉桥的抗震性能,以某全长415 m 的两跨组合梁斜拉桥为例,采用大型有限元分析软件Midas Civil,建立动力有限元模型,分别对其进行自振特性、反应谱和非线性时程分析,并评价其抗震性能。结果表明:仅设置竖向支撑的飘浮体系独塔斜拉桥一阶振型为塔梁纵飘,应在其纵桥向设置粘滞阻尼器以限制主梁位移;横桥向设置抗风支座的传统硬抗体系已经难以适应较大的地震烈度,必须采取有效的减隔震方案,以适当降低控制截面的地震响应。根据案例桥梁的结构特点,综合考虑各控制截面的地震响应,选取合适的阻尼参数,在桥塔和主梁间布置横向独立钢阻尼装置,并在过渡墩和主梁间布置弹塑性钢阻尼支座,该布置方式对大桥的减震效果最佳,证明此减隔震设计方案合理可靠。     

辽源市东辽河南大桥设计复核

辽源市东辽河南大桥为两侧对称的独塔双索面竖琴式预应力混凝土斜拉桥,塔梁墩固结,桥梁跨径为70m 70m,主梁截面采用预应力混凝土双实心边主梁形式(π形梁),主梁高度2．0m。重点介绍该桥的设计复核要点。     

超大跨度分离三箱主梁桥梁抗风性能及气动优化研究

对于超大跨度分离三箱主梁桥梁而言,对风的作用有着较强的敏感性,其抗风的性能已经成为超大跨度桥梁设计中需要重点控制的因素。分离三箱主梁在超大跨度桥梁中是一种典型的主梁断面形式,主要就分离三箱主梁中的抗风性能和气动优方案进行分析,并提出气动措施的相关设置方法。     

考虑拉索局部振动的斜拉桥地震时程响应分析

为探讨拉索局部振动对斜拉桥抗震性能的影响,考虑垂度效应和初始静平衡状态,导出了某大跨度斜拉桥拉索一阶自振频率的解析解,并求得该桥斜拉索自振频率的多段拉索模型有限元解．通过输入2种幅值相等但频谱特性不同的地震动激励,分析了拉索局部振动对主梁振动的影响．结果表明：拉索自振频率的有限元解与解析解吻合较好,表明该有限元模型能正确反映斜拉索的振动特性．当主梁竖向低阶振动模态频率与地震卓越频率不一致时,拉索局部振动对主梁产生“附加阻尼”作用;反之,拉索与主梁耦合振动对主梁产生“振动放大”效应．     

独柱塔斜拉桥施工阶段动力特性研究

斜拉桥由于跨度大、结构柔,其施工过程的动力性能问题较成桥状态更为突出。以独柱塔斜拉桥为例,选取典型的施工阶段(裸塔阶段、最大双悬臂阶段、成桥阶段)建立了相应施工阶段的空间有限元模型,运用子空间迭代法对结构的动力特性进行了研究。研究结果表明:3个典型的施工阶段中,主塔的振型总是竖向弯曲先于侧弯出现,而主梁的侧弯振型要早于竖弯出现;由于索-塔-梁的相互制约,基本上不存在某一方向或构件的振型;辅助墩对主梁以横向与竖向自由振动为主的振型能够起到一定的抑制作用;桥梁结构体系布置合理,结构的扭转振型出现较晚,有利于结构的抗风稳定性。     

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。     

白沙长江大桥抗震性能研究

以白沙长江六桥为工程背景,基于MIDAS软件建立的有限元模型,分别模拟工程场地重现期较长和较短的两种地震作用,对得到的斜拉桥墩底、主塔控制截面的内力值、斜拉桥关键点位移以及支座地震响应的数据进行分析。结果表明:桥梁在纵向和竖向地震波的作用下,整体主要表现为纵向和竖向的振动,竖向振动较纵向振动更加明显;桥梁在横向和竖向地震波的作用下,整体表现为横向和竖向的振动;主梁、主塔和辅助墩等局部构件主要表现为横向和竖向振动。     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥动力特性及P-Δ效应分析

以某已建成的连续刚构桥为研究对象,采用Midas/civil 2010有限元程序,建立连续刚构桥有限元模型,分析了连续刚构桥采用钢筋混凝土双薄壁实心墩、双薄壁空心墩和单柱式空心墩三种截面形式的动力特性和分别在纵向地震和横桥向地震作用下结构的P Δ效应。研究结果表明:三种不同截面类型的桥梁自振频率依次增大,不同的桥墩截面形式使桥梁结构的振型序列发生变化;在三种桥墩截面形式下,考虑P-Δ效应后,对纵向地震响应的影响显著而对横向地震响应的影响较小,但P-Δ效应并不影响桥梁结构的时程曲线趋势。     

宽体混凝土斜拉桥主梁新构造研究

本项目以五河口斜拉桥的设计实践为背景,详细研究了宽体混凝土斜拉桥主梁的受力特性,率先提出了带钢筋混凝土纵向加筋肋(疏肋)板的宽体混凝土斜拉桥主梁新构造。通过有限元仿真分析和理论分析研究了带纵向混凝土加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁的受力机理和分析计算方法。研究结果表明:带钢筋混凝土纵向加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁能够很好地解决混凝土斜拉桥主梁过宽导致传统双边箱梁、π型梁中间板过宽、配筋量大和刚度不足等问题,且能够有效降低主梁剪力滞后效应程度、提高截面利用率和提高桥面刚度,能够很好地适应宽体混凝土斜拉桥主梁的受力要求,是一种经济、合理、安全、耐用的新型主梁截面形式。     

独塔斜拉桥静风稳定性分析

以某独塔钢箱梁斜拉桥为背景,进行抗风性能分析。采用计算流体动力学（CFD）数值模拟技术计算得到主梁断面的静力三分力系数,分析静风扭转发散机理。对桥梁结构进行自振特性分析,为进一步研究风致振动提供依据。最后,进行了风载响应计算,评估该桥的抗风性能。     

润扬大桥北汊斜拉桥的动力分析模型和动力特性的研究

本文使用有限元分析软件MIDAS建立了润扬大桥北汉斜拉桥的三雏有限元动力计算模型,分析斜拉桥动力特性．本文采用了单主梁模型简化桥面系结构,输入加劲梁回转质量以便能更准确地计算结构的扭转振型,使用弹性连接单元模拟了抗风支座．通过动力计算得出大桥的自振频率和振型,分析振型参与质量表格表明应使尽可能多的振型参与动力计算．研究成果为润扬大桥北汉斜拉桥的动力测试提供了理论计算数据．     

钢筋混凝土箱型肋拱桥抗震分析

介绍了云南省一座钢筋混凝土箱型肋拱桥地震力的计算情况,建立了全桥有限元模型;采用了反应谱分析方法,得到了该系统的振动动力特性(频率、振型)及顺桥向与横桥向地震力;验算了桥梁各个关键截面抗震性能,对桥梁结构薄弱部分抗震设计应采取抗震措施.     

三塔斜拉桥的动力特性研究

桥梁结构的动力特性是结构抗风性能和抗震性能研究的基础。以在建的某跨海大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立本桥空间有限元模型。计算分析了不同的索塔形状(双曲海豚塔和主直副曲海豚塔)斜拉桥的动力特性。分析结果表明:两种结构的斜拉桥的振型基本相同,但双曲海豚塔斜拉桥的频率较主直副曲海豚塔斜拉桥的高。     

半开口和分离边箱开口断面主梁竖向涡振性能对比

为深入研究不同截面形式开口断面主梁的涡振性能及其发生机理,针对半开口和分离边箱开口断面2种主梁,进行了1∶50节段模型风洞试验,考虑等效质量、风攻角和阻尼比等因素的影响,计算了2种主梁断面的斯托罗哈数;基于线性和非线性理论,估算了实桥竖向涡振振幅;建立了二维数值模拟分析模型,验证了数值模拟方法的准确性,并对比了2种主梁断面周围的瞬时涡量和平均流线结构。分析结果表明:2种主梁在风攻角为3°和5°时均发生竖向涡振,且出现2个涡振区,第2个涡振区主梁竖向涡振最大振幅明显大,5°风攻角时2种主梁竖向涡振振幅比3°风攻角时大75%;风攻角为5°,阻尼比为0.8%时,分离边箱开口断面主梁竖向涡振最大振幅比开口断面大28%;随着Scruton数的增大,主梁竖向涡振的最大振幅接近线性减小,相同Scruton数工况下,5°风攻角时分离边箱开口断面主梁竖向涡振振幅最大,3°风攻角时半开口断面主梁振幅最小,说明正风攻角越大,主梁断面越钝,其涡振性能越差;5°风攻角时分离开口断面更钝,引起气流更大的分离,来流风在2种主梁断面的桥面上方和主梁开口处均形成漩涡,由于斜腹板和风嘴作用,主梁开口处尺寸较大的漩涡被打碎为几个尺寸接近的较小漩涡,优化了主梁的涡振性能。      

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

构造形式对钢管混凝土拱桥动力性能的影响

为研究钢管混凝土拱桥的动力特性,以黑龙江省哈同公路依兰牡丹江拱桥为例,应用大型有限元软件ANSYS建立了8种结构形式组合的拱桥空间有限元模型。在不同结构形式下,以匀速移动常量力作用在桥面上来模拟车辆对桥梁的强迫振动,得到了跨中截面和拱顶截面的竖向、横向位移以及加速度响应的极值：并得到了拱顶截面和1／4拱肋截面的动内力极值,分析出各种结构形式对桥梁强迫振动特性的影响。为改善大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力性能提供理论依据。     

主塔相对高差对大跨径悬索桥动力特性的影响研究

为研究主塔相对高差对悬索桥动力特性的影响,建立结构空间有限元模型,分析主塔纵向相对高差系数μ和塔肢横向相对高差系数η对悬索桥动力特性的影响规律;其次进行反应谱分析,研究结构在地震作用下关键截面的动力响应。结果显示:μ和η对悬索桥主梁的振动影响均较小,对主缆和主塔的振动影响较大;悬索桥自振频率对η比μ更敏感;地震作用下,随着μ的增大,矮塔塔底内力在横向和纵向地震力输入下均减小,而高塔塔底的内力变化不明显;η增大时,矮塔内力响应显著增加,抗震设计应予以重视。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥施工期剪力滞 效应分析

为研究波形钢腹板部分斜拉桥在悬臂施工阶段主梁的剪力滞规律,以某单箱四室斜腹板波形钢腹板部分斜拉桥为实例,采用Midas/FEA有限元软件建立精细有限单元计算模型,研究悬臂施工阶段主梁的剪力滞效应分布规律。计算结果表明:在主梁最大悬臂状态,悬臂根部截面主梁顶板的应力分布最不均匀,剪力滞系数最大,其剪力滞系数离开悬臂根部后迅速减小,然后经历增大减小再增大的过程;梁段顶板在自重、斜拉索、预应力荷载共同作用下截面剪力滞效应受预应力荷载效应控制,均多呈现正剪力滞效应;主梁施工过程中,截面剪力滞效应规律不变;在桥梁施工过程分析时以主梁最大悬臂状态下的箱梁顶底板剪力滞系数为参考。     

大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响研究

为了研究大跨度斜拉桥刚度对结构抗风性能的影响,以泸州市长江六桥(邻玉)为工程背景,基于车-桥耦合振动分析方法,开展研究并分析得到风-车-桥耦合体系中梁、索、塔等构件刚度对结构抗风性能的影响。研究表明:桥梁的横向风振响应与主梁的横向刚度和桥塔横向刚度密切相关,与拉索刚度基本上无关;桥梁的竖向风振响应与主梁的竖向刚度和拉索刚度密切相关,其中,拉索刚度的影响更为显著。     

双塔简支梁悬索桥施工阶段动力特性分析

为探讨双塔简支梁悬索桥施工阶段的动力特性,运用Midas/Civil有限元软件中的子空间迭代法建立桥梁仿真空间模型,针对不同施工阶段的悬索桥进行自振特性分析,得出以下结果:(1)主梁的抗扭强度随着正反对称扭转频率的增加逐渐增大;主梁完成吊装后频率剧增是由于结构的整体刚度增大,致使竖弯和侧弯的频率增大;(2)扭弯频比越大桥梁结构的抗风性能越优;(3)考虑到桥梁的结构受力和自振特性,该桥建议采用刚铰结合法进行主梁吊装。