斜拉索剪切分层滑移及其对弯曲应力的影响

弯曲应力是斜拉索疲劳应力的主要组成部分。为准确分析斜拉索的弯曲应力,提出分层滑移模型以及有限元实现的方法,模拟分层滑移过程,分析斜拉索弯曲应力的变化规律。     

斜拉索分层滑移简化模型的基本特点

弯曲应力是斜拉索疲劳应力的重要组成部分。基于分层滑移理论利用有限元软件对斜拉索分层滑移模型进行参数化建模,分析斜拉索简化模型的基本特点。     

CFRP斜拉索力学特性

基于斜拉索分析的悬链线理论,以主跨1 088 m的苏通大桥的斜拉索为研究对象,对比分析高强钢丝斜拉索和CFRP斜拉索的力学特性。研究表明,由于自重的降低,尤其对长索,CFRP斜拉索的垂度和由垂度引起的刚度损失、支承效率损失大大降低。CFRP斜拉索在超大跨度斜拉索中优势明显。     

斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨

根据斜拉索的受力特点,导出斜拉索轴向力变化时其端部弯曲应力的计算公式,通过实例分析证明,斜拉索弯曲应力不容忽视,并对国内外常用的几种斜拉索弯曲应力控制措施进行介绍。     

斜拉索倾角计算

从柔索的基本方程出发,将斜拉索受力分为张拉及受重力两个状态,推导出斜拉索在重力作用下的线形计算公式及计算方法,并给出空间索由重力垂度引起索导管倾角的计算方法。     

服役斜拉索疲劳状态的全场域在线实时监测与智慧感知

为了能对斜拉桥拉索的服役性能进行更为准确和及时的评估,提出了一套服役期拉索疲劳状态评估的全场域实时监测与智慧感知技术方案。该方案首先给出了基于拉索横向动刚度分析理论的拉索全场域、全应力时程的实时感知方法,其次利用Miner线性疲劳累计损伤理论评估拉索全场域的疲劳损伤状态;最后,将其应用于一座斜拉桥的拉索的振动监测信息处理上,证明了所建议的技术和方案可实现服役拉索疲劳状态的全场域实时监测和智慧感知。具体结论如下:在拉索疲劳应力幅的组成中,由外荷载引起的索端位移产生的索力变化所产生的应力占比最大,当拉索发生较大幅度振动时,振动附加索力变化产生的应力也不可忽略;通过对拉索疲劳应力幅的统计分析发现,与长索相比,短索对外荷载更加敏感,通常会引起更大和更频繁的索力变化,故在斜拉桥拉索疲劳分析中,应对短索给予更多的关注;在拉索疲劳损伤分析时,弯曲应力和腐蚀的影响非常显著,若要使拉索疲劳寿命的预测更接近实际工程情况,需要考虑弯曲应力和腐蚀的影响;在应力幅较大的区域,对应循环次数较少,但拉索疲劳损伤度较大,在应力幅较小的区域,虽然循环次数较多,但拉索的疲劳损伤度较小,所以,在疲劳分析中,拉索应力幅比循环次数更值得关注。     

九江长江公路大桥斜拉索振动特性研究

为研究斜拉索在主梁振动形成的端部位移激励下的振动特性,在斜拉索面内振动、理想索、垂度为抛物线和满足Hook定理的假设下,建立了考虑主梁端部激励的斜拉索非线性振动控制方程,阐明了端部位移激励引起斜拉索大幅横向振动的机理.利用动力有限元方法计算九江长江公路大桥的动力特性,根据频率匹配关系,初步确定可能发生大幅振动的斜拉索.利用推导的振动控制方程,对可能发生大幅振动的斜拉索进行数值积分分析,得到了各斜拉索内共振和参数共振的共振区,发现足够的斜拉索阻尼比可以避免斜拉索产生大幅振动.     

关于斜拉索预埋管测量放样参数的修正

在斜拉桥施工中,通过计算发现,设计图纸提供的索管倾角未考虑斜拉索自重产生的垂度的影响,如不予以修正,拉索外侧钢铰线外护套将与预埋管相抵触,发生摩擦,从而影响索力,必须对拉索预埋管测量放样参数予以修正。其次主梁采用悬臂施工,斜拉索预埋管放样参数还应考虑主梁预拱度的影响。     

Analysis on Frequency and Force of Stay Cable Considering Flexural Rigidity

以经典弦振动理论为基础,建立斜拉索振动分析的有限元模型,提出考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法.讨论抗弯刚度对斜拉索平衡索曲线的影响,绘制出距垂比随拉弯刚度比的变化曲线,得出了斜拉索的垂度随抗弯刚度的增大而减小的变化规律.针对西昌斜拉桥25对斜拉索的模态进行精确分析,以有限元的方法验证了斜拉索的模态超越现象,分别绘制频率和振型随索力的变化曲线,归纳索频率变化规律,提出索力测量的实用计算方法,采用频差法来判断实测各阶频率的阶数,并且以第2阶频率来进行索力计算.经工程实例验证,考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法可以有效排除由模态超越带来的索力计算偏差,适用于各种长度的斜拉索以及在施工过程中各阶段的索力测量计算.     

大跨度斜拉桥拉索疲劳参数分析中移动荷载的选定

以苏通大桥第J32号斜拉索为分析对象,对其疲劳荷载谱计算方法进行研究。分别采用单一疲劳车和车道折减等2种不同移动疲劳荷载模型计算斜拉索等效疲劳应力幅值,并对其结果的合理性进行对比分析。得出结论:对于大跨度斜拉桥,采用车道折减荷载分析斜拉索轴向疲劳应力较为理想。     

斜拉拱桥的构造特点及静力分析

该文比较了斜拉拱桥与斜拉桥、拱桥的异同,分析了斜拉拱桥的构造特点,并以80 m和320 m跨径的两座斜拉拱桥为例,探讨了斜拉索倾角变化对斜拉拱桥静力性能的影响,得出了主拱内力以及稳定系数在斜拉索倾角改变时的分布规律。由此可以找到一个最佳的斜拉索倾角值使主拱弯矩分布均匀、峰值最小;索与拱共同承担荷载,轴力分布合理;桥梁结构具有良好的稳定性。     

随机车流荷载作用下斜拉——悬索协作体系桥的拉索疲劳响应分析

以一座自锚式斜拉——悬索协作体系桥的设计方案为研究背景,基于蒙特卡洛方法对实测车辆荷载进行模拟获得随机车流荷载队列,建立空间有限元模型提取典型位置的斜拉索和吊索的影响线,在影响线上施加随机车流荷载获得拉索的应力历程和应力幅值统计,按照Miner线性累积损伤理论计算了拉索静态疲劳累积损伤,考虑钢丝锈蚀和交通流增长的动态影响因素,计算了拉索随服役年限增长的动态疲劳累积损伤。分析结果表明,成桥运营期协作体系的最短的中跨斜拉索最易发生疲劳问题,吊索不易发生疲劳破坏;斜——吊索混合区的拉索相比纯斜拉区和悬索区拉索并无显著疲劳损伤;锈蚀因素对拉索的疲劳问题起关键作用,需重点做好拉索的防腐工作。     

斜拉桥大直径斜拉索的疲劳强度

对斜拉桥平行钢丝大直径斜拉索体系进行了疲劳试验，并对试验结果作了详细评述。结果清楚表明：随着拉索直径的增大，拉索的疲劳强度将会降低；在拉索疲劳设计工作应力幅以内，拉索锚固部分的应力集中是影响大直径拉索疲劳强度的主要因素。当为了防止腐蚀而用水泥对拉索灌浆时，未镀锌钢丝由于化学反应后剩余的水引起的腐蚀疲劳可能使其寿命大大缩短，这与灌浆材料的质量和灌浆方式有关。此外，还建议采用基于５％钢丝断裂寿命的Ｓ－     

斜拉桥索—塔—梁耦合参数振动

综合考虑拉索的垂度、倾角、几何非线性,建立了斜拉索-塔-主梁耦合振动模型,推导出三自由度非线性参数1振动微分方程组。以国内某桥为工程背景,分析参数振动可能性,研究参数振动特性,分析了倾角、初始扰动、阻尼对索振动效应的影响。     

斜拉桥索-塔-梁耦合参数振动

综合考虑拉索的垂度、倾角、几何非线性,建立了斜拉索-塔-主梁耦合振动模型,推导出三自由度非线性参数1振动微分方程组。以国内某桥为工程背景,分析参数振动可能性,研究参数振动特性,分析了倾角、初始扰动、阻尼对索振动效应的影响。     

基于悬链线的斜拉索垂度效应等效弹性模量计算方法

为了精确计算垂度效应引起的超长斜拉索刚度折减,基于无弹性悬链线理论和弹性悬链线理论分别建立了斜拉索等效弹性模量的数值算法和简化公式算法。利用沪通长江大桥最长斜拉索作为算例,对比分析了该文方法与传统Ernst公式的计算精度。结果表明:Ernst公式对于低应力水平的斜拉索精度不高,误差高于10%,甚至高达17%;随着应力的增大,误差逐渐减小到1%以内。该文简化公式算法误差不超过0.3%,精度高于Ernst公式。Ernst公式计算结果高于数值解,而该文简化公式计算结果略低于数值解。索受力前后线密度的变化对等效弹性模量的影响可忽略不计。     

斜拉索腐蚀损伤下斜拉桥体系可靠度研究

拉索腐蚀疲劳累积损伤是威胁斜拉桥运营安全的关键因素,导致斜拉桥运营期的换索次数多且换索成本高。为了准确评定斜拉索腐蚀疲劳损伤对斜拉桥结构安全的影响,从结构体系可靠性角度探索拉索腐蚀疲劳损伤的概率传递模型。分析了斜拉索腐蚀疲劳损伤对结构体系可靠度的影响规律,从而为换索决策提供依据。研究结果表明,疲劳和疲劳腐蚀效应共同作用下的拉索在20 a服役期内的强度系数分别为0.928和0.751,斜拉索抗力退化将导致斜拉桥主要失效路径变化,主梁索间距为30 m的斜拉桥在服役期的13 a,主要失效模式从由主梁弯曲失效转移至斜拉索强度失效,导致后期的结构体系可靠指标快速下降。     

斜拉桥施工中多工序并行作业技术

分阶段施工实际上是斜拉桥结构体系与作用于结构上的荷载不断变化的过程.施工工序的变化引起荷载的变化,结构上荷载的变化改变着斜拉索的索力,斜拉索的主动调索表面上是改变着斜拉索的索力,而本质上是改变了斜拉索的无应力长度.按照无应力状态控制法最终结构的内力和线形与施工过程无关的基本原理,可以实现斜拉桥施工中斜拉索调索与其他工序同步并行作业.     

天津永和大桥斜拉索换索方法分析

本文分析了天津永和大桥斜拉索换索方法,并采用MIDAS软件建立了计算模型,对换索后斜拉索索力、主梁线形与弯曲应力的变化与实测情况进行了对比。该桥换索计算结果表明:卸索后的索力基本由同侧、同号剩余索和临近2～3组斜拉索所分担;主梁线性与弯曲应力变化不大。本文的分析结果可作为同类斜拉桥换索的参考依据。     

南京青奥景观桥斜拉索应力松弛行为对结构的影响分析

针对工程实践中出现的斜拉索应力松弛现象,结合主跨240m的双塔双索面斜拉桥——南京青奥景观桥工程实例,分析斜拉索应力松弛行为对结构的影响。采用MIDAS软件建立南京青奥景观桥整体模型,分别用影响矩阵法和等效温度法模拟分析斜拉索应力松弛行为,并比较二者的差异;最后采用等效温度法计算南京青奥桥斜拉索松弛对结构的影响。结果表明:斜拉索的松弛行为可采用影响矩阵法和等效温度法进行模拟,2种方法均有足够的模拟精度,等效温度法更为直接方便;斜拉索松弛对桥塔内力和位移以及主梁轴力影响较小,对主梁局部区域弯矩和位移影响相对较大。