自锚式斜拉—悬索协作体系桥动力特性随机分析

为了研究复杂结构体系中不确定性结构参数对其动力特性的影响,采用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合。采用该方法对大连湾自锚式斜拉—悬索协作体系桥动力特性进行了敏感性因素分析。计算分析表明,自锚式斜拉—悬索协作体系桥主梁质量密度的随机性对其动力特性最为敏感,同时缆索体系和主梁结构参数的随机性对斜拉桥低阶模态的敏感性较强。     

自锚式吊拉协作体系桥动力特性随机分析

为了研究复杂结构体系中不确定性结构参数对其动力特性的影响,采用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合.采用该方法对大连湾自锚式吊拉协作体系桥动力特性进行了敏感因子分析.计算分析表明,自锚式吊拉协作体系桥主梁质量密度的随机性对其动力特性最为敏感,同时缆索体系和主梁结构参数的随机性对斜拉桥低阶模态的...     

斜拉-T构协作体系桥非线性随机静力分析

大跨度斜拉-T构协作体系桥具有显著的几何非线性行为,且存在材料特性、几何尺寸的随机性。应用响应面法,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合。对大跨度斜拉-T构组合体系桥——金马大桥进行了非线性随机静力分析,讨论了在恒载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁-T构连接处竖向挠度的影响。结果表明:结构随机性的影响较明显;斜拉索材料的变异对结构响应影响较大。为大跨度斜拉-T构协作体系桥受力分析提供参考,同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。     

基于响应面法的大跨径斜拉桥静力参数敏感性分析

为了研究各设计参数对大跨度斜拉桥结构响应的影响程度,采用响应面法(RSM)构建结构响应与设计参数之间的显式响应方程,对大跨度斜拉桥进行参数敏感性分析。以某大跨径斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序建立有限元模型,模型中考虑了拉索弹模、拉索索力、主梁刚度、主梁体积重量、桥塔刚度及桥塔体积重量6个主要设计参数,通过显式响应方程求解各设计参数对结构响应的敏感因子,掌握大跨度斜拉桥结构内力、变形及拉索索力随着设计参数改变的变化趋势。并首次提出根据敏感百分比的大小将结构设计参数分为4个重要性等级,定量区分各设计参数对结构响应的影响程度。结果表明:同一设计参数对不同结构响应的影响程度是不一致的,不能笼统的认为某一设计参数是否重要,采用响应面法对大跨径斜拉桥进行参数敏感性分析切实可行。     

基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正

提出了一种基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正技术,并成功地应用到了常德市白马湖公园虹桥的有限元模型修正当中.利用结构静载位移和振动频率等现场实测静动力响应,构造联合静动力的结构有限元模型修正的目标函数,在相关指标灵敏度分析的基础上筛选待修正参数,并利用响应面方法拟合桥梁静动力响应的代理模型.最后利用响应面替代模型(Meta-model)对该桥进行有限元模型修正,使得桥梁响应的实测值与计算值达到较好的吻合程度,经过修正后的有限元模型能够反映该斜拉桥的静动力特性,可以作为该桥的基准有限元模型.     

大跨度斜拉桥施工控制的多元统计敏感性分析

为掌握大跨度斜拉桥结构参数变异对结构状态的影响规律，确保斜拉桥的施工安全和工程质量，针对该类型桥梁施工控制参数敏感性分析的实际需求，考虑不同结构参数和不同结构部位相同结构参数的变异性，实现了大跨度斜拉桥施工过程控制中的多元统计敏感性分析。从统计学角度明确了参数敏感性分析为边缘分布问题后，将试验设计方法引入统计多参数敏感性分析，结合参数显著性检验评价参数的敏感性。将同一批次或类似条件制造、施工的构件归为同一子结构，子结构内的相同参数视为一个随机变量，在减少随机变量个数的同时，提升了计算效率。采用分组试验设计降低均匀试验设计难度，在分组参数显著性检验后，将所有显著参数集成在一起进行整体参数显著性检验，最终确定目标结构响应的敏感参数。以某跨越长江的叠合/混合梁斜拉桥的施工控制为例，确定19个结构响应和63个结构参数，对其进行了多元统计敏感性分析。结果表明：斜拉索索力、桥面板重量和钢梁重量等结构参数对叠合主梁线形和内力影响显著；结构参数变异对主梁响应的影响不仅与参数变异大小有关，还与结构参数与响应截面的相对位置有关，一般来说，响应截面附近的子结构参数影响大于远离该截面子结构参数的影响。     

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...     

塔梁连接方式对钢拱塔斜拉桥的静动力学特性影响分析

以杭州之江桥为研究对象,按主梁、拉索、索塔和桥墩之间不同连接方式的结构体系建立了3种不同的空间有限元模型:全漂浮、半漂浮和刚构模型。对3种模型分别进行了静动力特性分析,通过结果对比,可以得到3种有限元模型计算结果的差异,研究塔梁连结方式对斜拉桥静动力特性的影响,并对造成差异的原因进行了分析,为斜拉桥的设计提供参考。     

基于神经网络算法的大跨径斜拉桥随机地震效应主梁动力可靠度研究

为解决大跨径斜拉桥在随机地震作用下动力可靠度计算费时费力的问题,基于首次超越准则,构建了考虑地震随机性和结构本身参数随机性的双重随机功能函数,提出了使用神经网络算法获取结构内力响应均方根并使用线性规划优化方法求解最小可靠度的方法,并以某大跨径斜拉桥为算例进行了算法验证.计算结果表明:相比于传统的响应面法,基于神经网络算...     

高低塔斜拉桥横向地震响应研究

为探讨高低塔斜拉桥横向抗震性能,以一大跨度斜拉桥为研究对象,利用非线性动力时程分析方法,分析了三种横向约束体系下桥梁结构的地震响应,对挡块的接触刚度和初始间隙进行参数敏感性分析,最后,通过调整参数对挡块的选取进行了讨论。研究结果表明,设置横向挡块能限制主梁位移,也能使得结构地震受力有所改善,初始间隙和接触刚度对桥梁结构地震响应均有不同程度地影响,在各个桥墩处设置不同参数的挡块能使结构地震响应趋于合理。     

斜拉拱组合桥与普通拱桥受力性能对比

分析了斜拉拱组合桥的结构受力特征以及与普通拱桥的差别.以我国正在建设的主跨为400 m的斜拉拱组合桥梁--湘江四大桥为例,利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了斜拉拱组合桥的三维空间有限元模型,对桥梁振动频率及振型进行了分析,通过与普通拱桥的分析和对比,重点研究了斜拉索对钢管拱组合桥的静、动力特征的影响,对比分析了两种拱桥型式,相同位置影响线的差异.最后总结了斜拉拱组合桥的静、动力特征,得到了一些有益的结论,为这一新颖桥型的方案选取和设计提供参考.     

A stochastic quarter-car model for dynamic analysis of vehicles with uncertain parameters

A quarter-car model is used to investigate the vibration response of cars with uncertainty under random road input excitations in this paper. The sprung mass, unsprung mass, suspension damping, suspension stiffness, and tyre stiffness are considered as random variables. The road irregularity is considered a Gaussian random process and modelled by means of a simple exponential power spectral density. The power spectral density, mean value, standard deviation, and variation coefficient of the vehicle's natural frequencies and mode shapes are obtained by using the Monte Carlo simulation method. The computational expressions for the numerical characteristics of the mean square value of the vehicle's random response in the frequency domain are developed by means of the random variable's functional moment method. The influences of the randomness of the vehicle's parameters on the vehicle's dynamic response are investigated in detail using a practical example, and some useful conclusions are obtained.     

基于动静载试验的斜拉桥初始状态研究

由于施工阶段中存在的较多不确定性，桥梁的初始成桥状态与设计成桥状态存在误差。精确掌握桥梁初始成桥状态，对于后续运维养护具有重要意义。桥梁动静载试验是测试桥梁性能的重要方法之一。以某主跨220m独塔斜拉桥为例，结合动静载试验的方法，测定了该桥的自振特性，在特定荷载下的动静挠度，应变等参数，并与有限元模型理论值进行比较。结果表明，该桥结构刚度，动力特性均满足设计要求，具有较好的初始成桥状态     

世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究

以跨径为720 m、桥面距地面516 m的世界第一高钢桁梁斜拉桥—北盘江大桥为例,采用有限元软件MIDAS/CIVIL2016建立有限元模型,进行大桥自振特性理论分析。介绍了钢桁架斜拉桥动力荷载试验方法和过程,对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明,大桥数值分析与实测数据吻合较好,实测整体刚度大于理论刚度,具有一定的安全储备,结构受力特性正常,可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考。     

桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

为获得桥梁结构的基准状态，考虑测试和结构参数的不确定性，将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中，建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上，选择了待修正结构参数和结构响应后，采用均匀试验设计方法获得试验样本，同时结合多样本的有限元分析，采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法，构建结构的响应面替代模型后，引入区间分析算法的自然拓展，将响应面模型拓展为区间响应面函数，同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题，构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法，并采用遗传算法进行区间优化求解。另外，针对区间响应面有限元模型修正的具体需求，提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力，对其进行有限元模型的不确定修正，实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性，修正后结构纵向、横向、竖向的一阶，二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法，能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。     

钢筋混凝土柱式桥墩抗车撞可靠度分析研究

目前桥梁车撞以确定性指定事件分析居多,鲜有研究探讨车撞下桥墩的失效概率和可靠性,而制约其发展的主要原因是大样本下碰撞分析计算时的效率和精度问题。为此,探讨将简化分析模型与响应面、蒙特卡洛相结合的可靠度分析方法。首先,建立精细化的车辆撞击跨线桥梁模型,讨论了关键的混凝土本构参数取值问题,给出相应的修正方法。通过与全桥模型进行对比,研究不同简化桥梁结构分析模型的合理性,给出合理的简化桥梁结构分析模型,提高了计算效率。将建立的简化分析模型与响应面方法相结合,合理设置试验工况,通过精细化仿真分析建立车撞后桥墩剩余承载能力的响应面公式。采用建立的响应面作为替代模型,通过蒙特卡洛抽样方法对主要变量进行抽样,计算不同参数情况下的撞后剩余承载能力,基于撞后剩余承载能力的损伤指标,给出了不同损伤状态的失效概率和可靠度。研究结果表明：采用规范公式计算桥墩初始承载能力将会低估撞后桥墩损伤及相应的失效概率,偏于不安全;建立的响应面公式预测精度高,可作为车撞桥墩的替代模型,是一套完整、合理的车撞桥墩可靠度分析方法,可为柱式桥墩抗车撞可靠度设计提供参考。     

CFRP索斜拉桥的动力特性分析

采用CFRP拉索是解决传统钢拉索腐蚀退化问题的根本途径,由于CFRP的自重仅为钢材的1/5,当跨径很大时,CFRP索斜拉桥的动力特性与钢索斜拉桥的动力特性会有区别,为此,以探索性设计的跨径为1 000 m的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥为例,采用有限元法对比分析了2种拉索斜拉桥主要的动力特性,并研究了成桥初应力对斜拉桥动力特性的影响。鉴于当前对影响斜拉桥动力特性的一些关键参数少有系统研究的状况,详细分析了不同结构体系、辅助墩设置个数、拉索空间布置型式、边中跨跨径之比等参数,对CFRP索斜拉桥的动力特性的影响,得出了若干结论,为CFRP索斜拉桥的优化设计提供理论依据。     

大跨径斜拉桥桥面铺装在活载作用下的力学特点

应用有限元分析软件MIDAS对润扬长江公路大桥北汊斜拉桥进行了成桥阶段的静力分析,并将计算得的整桥力学特点通过局部模型边界条件,反映在局部正交异性板桥面铺装有限元模型上。研究表明斜拉桥主梁轴向受力这一力学特点对桥面铺装将产生直接的影响。跨中主梁轴向受拉部分增加了该处桥面铺装的纵向拉应力,非跨中主粱轴向受压部分削减了该处桥面铺装的纵向拉应力。因此在做同类型的桥面铺装设计时,应以跨中截面作为控制截面。     

部分地锚斜拉桥结构参数分析

部分地锚斜拉桥既保留了传统斜拉桥的特点,又添加了新的元素,减小了塔根部主梁的拉(应)力,是大跨径斜拉桥发展的思路之一。该文设计了一座全长1788 m的部分地锚斜拉桥方案,通过有限元计算的方法,对该结构进行了参数分析,主要研究了地锚段长度、主梁刚度和桥塔刚度三方面参数的改变对结构静力性能的影响。在得到了恒、活载作用下,不同参数的结构受力响应,归纳分析后和其他文献进行了验证,得出了具有普遍意义的结论。