大跨度桥梁颤振和抖振统一时程分析

针对传统的桥梁风振分析中对颤振和抖振分析分别处理的现象,提出了统一的颤振和抖振时程分析方法,并且考虑了结构的几何非线性和气动非线性.该方法以非线性有限元的直接积分法为基础,在研究中具体解决了随机风速场的模拟、耦合自激力的时域计算和统一的颤抖振时程分析流程等关键问题.纠正了过去时程分析方法不能同时处理颤振和抖振的理论缺陷,在时域中统一了颤振和抖振的分析方法,并编制了可视化分析软件Nbuffet.该方法和软件对大跨度桥梁风振分析具有重要意义.     

贵阳小关桥双肢薄壁墩抖振响应试验与影响因素分析

在原有抖振时域分析方法的基础上,提出一种考虑复气动导纳函数的修正和抖振力的空间相关性的抖振时域分析方法。为对现有抖振时域分析方法的验证,以贵阳小关桥为例,对其最大悬臂状态进行全桥气弹模型风洞试验,试验中不仅对抖振位移进行测量,还通过在墩底布设动态应变片完成墩底内力的实测。气动导纳函数分别取1、Sears函数和实测的桥梁断面复气动导纳函数,采用抖振力谱法得到考虑气动导纳修正的抖振力。另外对风洞中模型抖振力的空间相关性进行测量,分析气动导纳函数和抖振力空间相关性对结构抖振响应的影响,并与风洞气弹模型试验结果进行了对比分析。分析结果表明:计算分析结果与试验结果基本一致;采用结构实际气动导纳函数的抖振响应与试验更接近;采用抖振力空间相关性计算得到的抖振响应要比采用脉动风速空间相关性的计算结果偏高。     

新月形拱-连续梁组合桥梁结构体系试验研究

新月形拱-连续梁组合体系桥梁结合了新型拱结构的造型与拱梁组合体系桥梁的优点,在漳州市九龙江大桥首次应用。采用全桥有机玻璃模型试验对新月拱-连续梁组合体系桥梁的结构体系进行研究,试验共分3个结构体系进行加载试验,分别为新月形拱-连续梁组合结构桥梁、去掉副吊杆和副拱的拱-连续梁组合结构桥梁、去掉新月拱及其吊杆的连续梁结构。通过在荷载作用下的结构反应,新月形拱-连续梁组合体系桥梁受力性能优于连续梁结构和普通的拱梁组合体系,该研究成果可促进新月形拱-连续梁组合结构桥梁体系的推广。     

基于规范及实测风谱的苏通大桥抖振响应对比研究

复核结构设计是桥梁结构健康监测系统的主要功能之一。以世界第一大跨斜拉桥——苏通大桥为工程背景,采用实测风谱对大桥设计阶段基于规范谱所进行的抖振分析进行验证。首先采用非线性最小二乘法对桥址区实测强风紊流功率谱密度函数进行拟合,获得实测谱曲线,并分别以该实测拟合谱和规范谱为目标谱分别模拟桥址区三维脉动风场。然后采用上述两种风场,基于ANSYS对苏通大桥进行非线性时域抖振响应分析。两种分析结果的对比表明:与实测谱相比,基于规范谱所得的主梁抖振响应情况不一,但主塔抖振响应均偏于保守;两种抖振响应的PSD曲线整体趋势基本一致。分析结果可为该桥的风致抖振性能评价提供研究信息,同时对其他类型结构的抗风设计具有重要的参考价值。     

鄂尔多斯市某下承式连续梁拱组合结构设计

对下承式连续梁拱组合体系桥上部结构进行较为详细的分析论述,设计实践表明：下承式连续梁拱组合体系,能够使拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,呈现出优良、稳定的经济指标与美观的外形。     

模态综合理论在斜拉桥抖振时域分析中的应用

在桥梁随机风场数值模拟的基础上,提出一种斜拉桥抖振时域分析的模态综合方法,建立了斜拉桥时域抖振分析计算模型.该方法简化了自激力时域化过程,并在计算中全面考虑了气动阻尼、气动刚度和气动耦合作用的影响,提高了斜拉桥抖振时域分析的效率.通过对一座大跨斜拉桥的抖振时域分析,验证了方法的正确性和可行性.     

大跨度斜拉桥抖振时域分析理论实例验证及影响因素分析

为了进行对现有抖振时域分析理论的实例验证,在杭州湾跨海大桥全桥模型风洞试验中,不仅对抖振位移进行了测量,还通过在塔根布设动态应变片完成了桥塔内力的实测。采用考虑桥塔风效应的抖振时域分析方法计算出大跨度斜拉桥的抖振响应,气动导纳分别取1和Sears函数,采用等效风谱法计算考虑气动导纳修正的抖振力,对风洞的空间相关性进行了测量研究并分别探讨了Sears气动导纳函数及空间相关性对抖振响应的影响,与风洞试验结果进行了对比分析。分析比较表明:当衰减因子l取实测值12.9时,风洞试验结果都介于导纳为1和导纳为Sears函数所计算的抖振响应之间,导纳取Sears函数将得到偏不安全的结果;空间相关系数对抖振响应影响较大,采用风洞实测的相关系数得到的抖振响应比采用《公路桥梁抗风设计指南》建议相关系数所得抖振响应小13%￣22%。通过杭州湾跨海大桥的实例验证发现现有抖振时域分析理论并不能完全精确预测桥梁的抖振响应,抖振响应计算值与试验值存在一定的差距。     

连续梁拱组合体系桥的荷载试验分析

连续梁拱组合体系桥梁是一种结构受力合理、外形美观、新颖的结构体系,主要受力构件是由纵梁、拱肋、吊杆及拱脚构成.它既克服了传统拱桥巨大的拱端推力,又改善了连续梁桥较大的弯矩和剪力的受力状况,最大限度的发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,经济效益显著.该文通过对连续梁拱组合桥某大桥进行成桥静力和动力荷载试验,并将试验结果和理论分析结果进行比较分析,为评价该桥的整体结构性能、验证设计理论和确定结构安全度提供可靠依据.     

连续梁拱组合荷载试验技术研究

连续梁拱组合体系桥梁是一种结构受力合理、外形美观、新颖的结构体系,主要受力构件是由纵梁、拱肋、吊杆及拱脚构成。它既克服了传统拱桥巨大的拱端推力,又改善了连续梁桥较大的弯矩和剪力的受力状况,最大限度地发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,经济效益显著。该文通过对连续梁拱组合桥某大桥进行成桥静力和动力荷载试验,并将试验结果和理论分析结果进行比较分析,为评价该桥的整体结构性能、验证设计理论和确定结构安全度提供可靠依据。     

连续梁拱组合结构气动特性研究

为考察风攻角、护栏对桥梁气动性的影响,以连续梁拱组合结构为例,对结构的气动特性进行研究,然后在不同风攻角、有无护栏的情况下,对连续梁拱组合结构各部分响应进行对比分析,得到风攻角和护栏在进行模拟分析时都是必须考虑的影响因素,对桥梁激励振动分析做好必要的分析准备,以及对同类桥梁考虑气动性提供一定的参考。     

上海卢浦大桥抖振时域分析

用抖振时域方法对上海卢浦大桥进行了抖振计算,并与全桥气弹模型风洞试验抖振位移相互比较分析,探讨了自激力和气动导纳等因素对抖振响应的影响.气动导纳采用实测值、Sears函数和1三种不同形式,抖振位移有明显差别.全桥气弹模型试验抖振位移与采用实测气动导纳的结果很接近.气动导纳为1时的抖振位移最大,Sears函数抖振位移最小.考虑18个气动导数比不考虑侧向气动导数得到的抖振位移要略小.自激力总体上会减小抖振位移,但幅度不大,工程计算中可以偏安全地忽略自激力的影响.     

铁路大跨连续梁-拱组合桥主梁横向受力研究

以跨径(82.9+172+82.9)m预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用软件MIDAS建立了单箱单室截面连续梁桥和连续梁-拱组合桥两种空间有限元模型,对两种桥梁横向受力及传递规律进行研究。分析结果表明:边跨梁段,连续梁桥与连续梁-拱组合桥横向内力及横向应力基本一致;中跨梁段,连续梁桥的轴力较小,横向弯矩较大,连续梁-拱组合桥应力较小,分布较均匀;边腹板位置处环框模型均可以包络连续梁桥和连续梁-拱桥顶板应力。对于连续梁-拱桥,环框模型在1/8~3/8边跨、1/6~1/2中跨范围内适用,其余位置,环框模型计算结果偏小;拱桥底板拉应力比连续梁桥拉应力大,且大于环梁模型计算结果,设计中应予以注意。     

中承式系杆拱桥景观构思及结构设计

针对寿光市金光街跨弥河大桥,通过周边环境、设计条件及桥梁景观定位分析,提出景观设计方案及中承式系杆拱桥结构方案。由于平行无支撑拱桥梁稳定性较差,所以采用有限元软件对结构体系进行分析,提出较为新颖的连续梁与中承式拱组合的新型结构体系,有效降低拱轴内力,增强拱肋稳定性,从而提高桥面系结构整体性。这可为后续同类桥梁设计提供借鉴。     

索-拱组合结构中斜拉索的非线性参数振动

索-拱组合结构是大跨度拱桥施工过程中非常重要的临时结构。对大跨度拱桥施工过程中普遍存在的索-拱组合结构建立了非线性力学模型,考虑由于索的初始垂度、大位移而引起的几何非线性因素的影响,推导索-拱组合结构的非线性运动方程,对索-拱组合结构的边界条件与连接条件进行了简化,拱在连接处的边界条件被简化为用索的抗拉刚度表示的径向弹性支撑,拱在连接处的运动作为对索的周期性激励,建立索的非线性参数振动方程,运用多尺度摄动方法,对拉索可能发生的参数共振和亚谐波共振进行了理论研究和数值分析,确定了索-拱组合结构中拉索参数共振和亚谐波共振的影响因素及发生条件。研究结果表明,在拱的低阶局部振动频率处于一定区域时,拱的小幅振动能够激发拉索的大幅度运动,影响大跨度拱桥施工过程中索-拱组合结构的稳定性和安全性,对于一个给定阻尼和频率比的系统,足够小的激励幅值能够有效避免系统发生参数共振。     

体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。     

合蚌高铁连续梁拱组合结构设计研究及动力分析

九龙岗特大桥是合肥—蚌埠高铁的重点工程,与既有双线淮南铁路小角度交叉,受桥下净空限制,主桥采用76 m+160 m+76 m连续梁拱组合结构。介绍了其梁拱构造、施工方法、全桥静力计算及动力分析等。设计结果表明,连续梁拱具有较大的竖向刚度和良好的动力性能,是高速铁路桥梁设计中的一种合适的桥型。     

高寒地区系杆拱连续梁桥系杆与拱肋温度场试验研究

系杆拱连续梁组合体系桥在桥梁受力、变形、跨越能力及造型等方面均表现出了很强的优点。但由于系杆拱连续梁组合桥属于超静定结构,在结构组成及受力性能均较一般桥梁复杂。由相关资料及研究表明,环境因素对结构受力有较大的影响,严重的会对结构的安全性产生影响。对系杆拱连续梁组合桥的系杆、拱肋竖向温度场进行现场试验测试,对总结其竖向温度梯度分布规律提供理论数据。     

体外索钢箱——混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱一混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2．8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29．35％,承载力提高34．67％,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。     

金马大桥抖振响应的时域分析

金马大桥是一座独塔斜拉桥与两侧T构相连接的大跨度协作体系桥梁,该桥结构形式新颖且桥位处于台风多发区,因此,对该桥进行抖振响应分析是非常必要的。首先利用谐波合成法将脉动风速模拟为多个互相关的随机过程,接着给出抖振力和自激力的时域表达式,据此对金马大桥进行了抖振响应分析。结果表明,尽管该协作体系斜拉桥采用抗扭能力较差的边主梁形式,但其抗风能力是有保证的。     

大跨度斜拉扣挂悬臂浇筑混凝土拱桥施工期抖振响应分析

为研究大跨度拱桥施工状态的风致抖振响应,以某主跨240 m的斜拉扣挂悬臂浇筑拱桥为工程背景,采用时域分析方法对施工最大悬臂状态进行了数值计算。首先对拱桥施工期的结构动力特性进行了分析,然后采用谐波合成方法模拟桥梁各空间点的纵向和竖向脉动风速样本,在此基础上得到了不同风速工况下的抖振响应。研究结果可为该桥施工期受风安全性分析提供依据,为同类型的桥梁结构抗风设计提供参考。