平行索面悬索桥多阶段有限元模型修正

根据平行索面悬索桥的结构体系特征,可以将其划分为几个相对独立的子结构。充分利用振动测试得到的子结构局部振动信息和结构整体振动信息,可以分阶段进行有限元模型修正,从而提高优化效率。本文以克拉玛依市龙门桥为例,结合该桥设计的有限元模型和环境激励振动试验结果,进行了整桥模型修正和子结构多阶段模型修正。首先通过振动法计算得到边悬索的索力近似替代主缆索力,将其施加在整桥有限元模型中,运用基于动力特性的响应面法完成传统的模型修正,得到修正后的土-结构相互作用的弹簧刚度系数和吊杆索力;其次利用主塔横向模态相对独立的特点,通过对主塔子结构模型的修正得到合理的弹性支承参数;再将其施加在初始的整体有限元模型中,完成该桥的子结构分阶段有限元模型修正;最后比较子结构多阶段模型修正与传统整桥模型修正方法的效果,可以看出相比传统模型修正,所提方法不仅提高了修正精度,而且大幅度提高了优化效率。     

黄河胜利大桥动力测试和安全评估

大跨度斜拉桥的整体安全性评估对桥梁的运营管理具有十分重要的意义。在环境激励条件下，测试了黄河胜利大桥桥塔、主桥桥跨的基本动力特性以及斜拉索的索力。利用动力检测结果，以白振频率变化作为桥梁整体安全指标，并通过测试数据与设计允许值的比较，采用整体状态评估的方法研究了黄河胜利大桥的安全性。研究结果表明，大桥桥塔、主桥桥跨结构整体性较好，斜拉索也基本处于正常工作状态。     

加速遗传算法在预应力连续箱梁桥有限元模型修正中的应用

针对预应力混凝土连续箱梁桥的通扬运河大桥,建立其有限元模型.基于评价模型修正效果的频率指标与振型相关系数指标、柔度矩阵指标和挠度指标,定义三个目标函数,利用环境激励的试验模态参数,通过实数编码加速遗传算法对有限元模型进行了修正.相对于基于频率指标与振型相关系数指标定义的目标函数,基于柔度矩阵指标或挠度指标定义的目标函数修正的有限元模型,能同时较准确地反映其动态和静态特性,也能实现其试验模态振型较精确的质量归一化.     

富绥松花江特大桥有限元模型动力特性修正研究

为了获得能反映富绥松花江特大桥真实受力状况和健康状态的有限元模型,结合该桥设计的有限元模型及环境激励振动试验结果,运用数理统计学优化方法建立了该桥基于动力特性的响应面模型,以响应面模型优化各设计参数项,得到了修正参数的优化组合,并修正了该有限元模型。经修正的有限元模型的各阶固有频率精度均有所提高,并为日后富绥松花江特大桥的健康监测提供了可靠的参考依据。     

郑州黄河大桥主桥自振特性分析

以京珠高速公路郑州黄河大桥主桥为研究对象，采用ANSYS有限元程序，建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型，利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型，对桥梁的模态特性进行了分析，计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

基于振动台试验的RC框架模型修正及模拟损伤识别

利用有限元模型修正技术综合利用理论建模和实验建模的优点,可以得到更加符合结构实际的基准模型,为结构动力分析、损伤诊断及健康监测提供更可靠的依据。基于一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录,采用特征系统实现算法对该模型结构进行模态参数识别,识别结果与有限元分析结果之间存在明显的差异。采用基于灵敏度分析的参数型有限元模型修正技术,选择识别精度较高的实测模态频率为修正基准,以构件的弹性模量和密度为修正参数,对该框架的初始有限元模型进行了修正,得到基准有限元模型。进一步以基准有限元模型为标准,以构件弹性模量的降低模拟结构的损伤,对两种假设工况下的损伤结构进行修正,得到构件弹性模量的变化值并与假设的降低值对比,验证了有限元模型修正技术在结构损伤识别中应用的可行性。     

动水力作用时矩形空心墩刚构桥地震响应分析

建立红河大桥的三维有限元模型,采用Morison方程法将水对桥墩的影响转化为附加质量的形式考虑。对比了2种工况下桥梁的自振特性,并结合《公路桥梁抗震设计细则》中的有关规定,进行该桥的反应谱分析以及时程反应分析。分析与讨论了不同地震动输入条件下,动水力对该桥墩地震动响应的影响程度。结果表明水的存在会改变结构动力特性和地震动响应。因此在进行抗震设计时考虑动水压力的作用是非常必要的。     

成桥混凝土箱梁温度场观测与温差分布研究

以广东佛山市潭州大桥扩建桥为工程实例,对该成桥箱梁的温度场及其挠度进行了现场观测;分析了其各板块全天温度变化的特点及趋势,重点研究了箱梁截面的竖向温度分布规律,并采用非线性回归方法给出了箱梁截面竖向温差分布模式,在此基础上,分别按该温差分布模式、公路规范温差分布模式以及其他文献温差分布模式,采用有限元软件MIDAS/CIVIL对该桥进行了温度变形仿真分析。研究结果表明,箱梁内温度变化比环境温度变化滞后约2～3h,基于不同的温差分布模式计算得到的箱梁挠度效应相差较大,按本文温差分布模式计算的挠度与实测值吻合较好。     

斜拉桥的动力特性分析与试验研究

以吉林市临江门大桥为工程背景,进行了现场的脉动试验,采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了该桥的三维空间有限元模型,并对其进行了动力特性分析,数值计算结果与动态试验结果比较吻合,说明了该有限元模型能够分析出该桥的动力特性,可为同类型的独塔双索面斜拉桥的动力特性分析提供参考.     

基于响应面的预应力混凝土桥动力有限元模型研究

建立了基于正交实验的响应面模型和精细有限元模型,并将其用于中华大桥的有限元模型修正,通过实测动力数据对修正后的有限元模型计算结果进行了验证。基于修正后的有限元模型,分析了预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息（频率和振型）的影响,以及单元类型对桥梁模态频率的影响。结果表明,修正后的有限元模型能够比较准确地反映桥梁实际结构的动力特性,基于响应面模型和遗传算法的修正方法可有效地用于大桥的健康监测和状态评估;预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息的影响较小,建模时可不予精确考虑;对于由多根预应力混凝土梁组成的桥梁体系,采用实体单元分析较好。     

拉索松弛对独塔斜拉桥地震反应的影响

为了研究地震作用下斜拉桥拉索松弛对独塔斜拉桥地震反应的影响,采用桁架单元模拟斜拉索,考虑拉索垂度效应,基于OpenSees平台建立了考虑成桥状态及拉索松弛的全桥有限元模型,输入5条强震记录进行地震反应分析,探究了斜拉索松弛及其对斜拉桥关键部位地震反应的影响规律。结果表明:强震作用下独塔斜拉桥的拉索会产生松弛,但拉索松弛现象仅发生在部分边索中;拉索松弛对最不利受力索的位置和最大索拉力影响可以忽略;拉索松弛可能增大也可能减小结构地震反应,其影响不可忽略且受地震动的频谱影响较大,应引起设计的注意。     

无背索斜拉桥主塔受力及抗震性能分析

为探讨主塔横梁对无背索斜拉桥结构的静动力特性影响,以某无背索斜拉桥为原型,采用三维静\,动力有限元计算方法,分析了实心横梁、大空心横梁、小空心横梁与无横梁四种主塔横梁方案的静、动力结构特性。静力计算结果表明:在最不利荷载作用下,四种对比方案中,实心横梁的拉索应力接近安全系数临界值;横梁重量越大,主梁挠度及主塔顺桥向变形值越小,且未设置横梁的方案在长期荷载作用下产生主跨侧的收缩徐变变形值。动力计算结果表明:大空心横梁方案结构横桥向刚度最大塔底轴力最大、横桥向弯矩值最大;无横梁时横桥向剪力最大,且无横梁方案使得主塔刚度较小,阵型易出现主塔横向失稳。综合考虑结构静、动力特性与施工便利性和后期维护,建议该结构采用实心主塔横梁。     

不同支座约束方式下的斜拉桥抗震性能分析

为确定某一独塔双索面斜拉桥合理的抗震约束体系,运用有限元软件Sap,结合该桥的特点,建立了索塔纵向、过渡墩纵横向均自由和索塔纵横向、过渡墩横向均约束两种不同约束的体系下桥梁的有限元模型,这两种约束体系分别视为方案1和方案2,并对其分别进行自振特性以及的地震响应分析.结果表明,方案2和方案1相比,主塔支座处的剪力、塔柱的内力以及过渡墩和主塔支座处的位移都降低了很多,索塔约束可降低主塔的内力,从而提高主塔的安全度,因此推荐采用索塔纵横向、过渡墩横向均约束的方案.     

润扬斜拉桥有限元模拟及模态分析

本文主要研究润扬长江大桥北汊斜拉桥以结构健康监测和状态评估为目标的空间有限元模型建立过程中的一些基础性问题。在建模过程中,尽可能多地考虑了一些影响全桥有限元模型精度的因素:如斜拉索的几何非线性(重力垂度和初始应力),将构造正交各向异性钢箱梁桥面板用复合材料力学的方法等效为物理正交各向异性板等。然后应用所建立的有限元模型进行模态分析,最后将有限元模态计算结果与环境振动试验结果进行比较,验证了润扬斜拉桥有限元模型的有效性。由此建立的有限元模型可以为该桥的结构健康监测和状态评估提供分析的基础。     

基于灵敏度分析的斜拉桥拉索更换顺序研究

通过对部分换索桥梁换索顺序的调研,按照拉索不同的布置形式,总结了目前拉索更换所采用的主要顺序,并利用有限元分析方法对某双塔双索面斜拉桥进行了模拟换索,分析得到了偏于安全的换索顺序。通过拆单根索的弯曲应变能的变化,分析了斜拉桥换索的整体顺序。通过分析不同换索工况下的索力增量变化规律,包括单塔拆1根、双塔同侧索面对称拆4根、双塔不同侧索面反对称拆4根等3种工况,对拉索更换顺序进行了研究,并对其中的同侧索面和不同侧索面拆除4根拉索的工况进行了主梁线形的分析,建立了有限元模型。分析认为,斜拉桥拉索的更换宜从短索向长索反对称进行。     

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。     

曲线箱梁桥的动力特性参数分析

结合某城市一座立交工程匝道高架曲线箱梁桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了在跨度相同的条件下,曲率半径与角度比值对曲线梁桥动力特性和地震反应的影响.分析结果表明:曲率半径与角度比值是影响动力特性的一个重要参数.且对曲线梁桥的切向刚度、径向刚度和地震反应有较大的影响.     

双层板桁钢梁应力分析

以跨度最大的双层斜拉桥闵浦大桥为背景,研究了双层板桁钢梁桥面板的受力特性,阐述了精细壳单元与梁单元结合的整体有限元模型,并分析了上、下桥面间腹杆的受力特性与桥面板的应力分布特性;采用桥面纵横梁间带U肋精细桥面模型,分析了桥面板和U肋在车辆荷载作用下的应力分布。研究表明,上、下层桥面横桥向应力小于纵桥向应力,并且横桥向应力的不均匀性明显大于纵桥向;车轮荷载作用下,正交异性桥面板应力分析时,荷载位置对纵横向应力峰值的影响很小,并且横桥向应力起控制作用,峰值均出现在U肋与顶板交接处。     

Dynamic performance analysis of a seismically isolated bridge under braking force

In order to study the dynamic performance of seismically isolated bridges under the most unfavorable loads in the longitudinal direction,a dynamic equation for vehicle braking in the longitudinal direction is established.A four or fiveorder Runge-Kutta method is adopted to obtain the time-history response of a wheel set under braking force.The quadratic discretization method is then used to transform this time-history into a braking and bending force time-history of a structural fixed node,and a dynamic response analysis of the seismically isolated bridge under the vehicle’s braking force is carried out using ANSYS,a universal finite element analysis software.According to the results,seismic isolation design results in a more rational distribution of braking force among piers;the influence of the initial braking velocity on the vehicle braking force is negligible;the location where the first wheel set leaves the bridge is the most unfavorable parking location;a seismic isolation bridge bearing constructed according to typical design methods enters into a yield stage under the braking force, while the shearing force at the bottom of the pier declines as the isolation period is extended;the design requirements can be met when the yield displacement of the seismic isolation bearing is less than 5 mm and the yield strength is greater than the braking force.