基于反应谱法的低重心斜拉桥判定简化计算

为便于斜拉桥抗震方案比选,建立全漂浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,并推导2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式。根据反应谱计算理论得到全漂浮体系和纵向铰接体系斜拉桥塔底弯矩的简化计算公式,提出简化的低重心斜拉桥判定公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,弯矩吻合良好。研究结果表明:2种不同体系斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式均具有较高的计算精度,基于反应谱法提出的低重心斜拉桥简化判定公式具有较高的可靠性,可为斜拉桥初步设计时抗震方案必选提供参考。     

大跨度半漂浮体系斜拉桥的动力特性分析

文章针对斜拉桥的动力特性,结合某座斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序Ansys,选取了空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,计算出斜拉桥的自振频率和振型,并研究了动力特性。分析结果表明,半漂浮体系斜拉桥的柔度较大,振动周期一般较长,且频率较低。由于斜拉桥的频谱密集,自振特性相互耦合,任意的激振都可能引起斜拉桥的强烈...     

高墩连续刚构桥纵向振动基频的能量法计算公式

为了研究高墩连续刚构桥基频函数表达式,以某一典型桥梁为例,构造了多种不同的桥梁结构形式,建立了64种有限元分析模型,获取了桥梁结构自振特性规律,并提出了桥梁纵向振动的基本振型函数;在此基础上利用瑞利法推导了高墩连续刚构桥纵向振动基频的理论计算公式,最后对此公式的可行性进行了算例验证,讨论了现有抗震规范在此类桥梁结构基频计算上的适用性.结果表明:高墩连续刚构桥第一阶振动以桥墩的纵向振动为主;给出的由能量法得到的基频计算值与有限元模型计算值误差为5％;抗震设计细则中的自振频率计算公式不适用于高墩刚构桥此类非规则桥梁.     

大跨弯连续刚构桥自振频率计算公式

为了研究大跨弯连续刚构桥自振频率变化规律,依据Rayleigh基本理论,推导桥梁自振频率的计算公式,并以某一典型桥梁为依托工程,运用通用软件ANSYS,通过变化结构的曲率半径,建立24种仿真模型,获取了桥梁结构一阶振动频率变化规律;修正自振频率的计算公式,并通过实际工程进行验证公式的适用性。结果表明:连续刚构桥第一阶振动以桥墩的纵向振动为主;计算值与算例验证误差为5%,满足工程需求。     

斜拉桥纵飘频率简化计算方法

在飘浮体系斜拉桥的单质点简化计算模型的基础上,提出了一阶纵飘振型的双质点简化分析模型和基本周期的简化计算公式,并结合某飘浮体系斜拉桥的例子,对两种简化计算方法进行了分析比较.数值分析结果表明,双质点模型的简化公式可有效弥补单质点模型的缺陷,为基本周期的估算提供了更为精确的估算方法,研究结果已在大跨度飘浮体系斜拉桥的抗震概念设计中成功应用.     

用集中质量迁移法求多层框架的基本自振周期

本文通过把多层框架简化为质量集中于楼层位置的多自由度体系,再将楼层处的质量迁移到框架的顶层使其转化为单自由度体系,从而推导出多层框架基本自振周期的计算公式。公式中抗侧移刚度采用“D”值,因而多层框架基本自振周期的计算相当简便。将按本文方法计算的结果与按矩阵迭代法、能量法以及国家《建筑结构设计抗震规范》中建议的统计公式计算的结果进行了对比,证明采用本文方法计算的结果比较可靠。     

双轴直圆柔性铰链的柔度计算(英文)

柔性铰链具有体积小、无机械摩擦、无间隙、运动平稳无需润滑等特点,被广泛应用于多种仪器仪表中,获得了极高的精度和稳定性.柔性铰链设计的关键是柔度的计算.本文基于矩阵论、能量法、卡氏第二定理和微积分等知识推导出了双轴直圆柔性铰链设计的柔度计算公式;利用Visual C++6.0编制了其计算软件,通过修改几何参数,可以直观地看到用解析法所求得的各个柔度,便于双轴直圆柔性铰链几何参数的反复修改设计;运用有限元ANSYS11.0分析方法对计算公式进行了验证,结果表明本文推导的双轴直圆柔性铰链的柔度计算公式是正确的,可以用于实际双轴直圆柔性铰链的设计计算.     

考虑多影响因素的铁路矮塔斜拉桥冲击系数

为研究铁路矮塔斜拉桥的冲击系数,基于车桥耦合振动理论和多体动力学有限元方法,建立了铁路矮塔斜拉桥的车桥耦合振动分析模型.以4座铁路矮塔斜拉桥为例,基于概率统计方法研究了桥梁位移、弯矩、剪力等的冲击系数分布规律.采用数据拟合和假设检验相结合的方法,推导出考虑桥梁跨度、列车速度、桥梁自振基频及轨道不平顺随机性等多因素的冲击系数表达式.结果表明,基于UM软件的铁路矮塔斜拉桥车桥耦合振动模型计算结果与实测结果吻合良好,铁路矮塔斜拉桥冲击系数的概率分布符合极值Ⅰ型.基于95％概率保证率,冲击系数计算公式所得的实桥计算值与实测值的最大误差仅为6.94％,说明该公式可用于指导工程实践.所提公式可反映冲击系数与列车速度的相关性,填补了现行规范中缺少矮塔斜拉桥冲击系数计算公式的不足.     

周期振动谐波分析的实用数值解

对周期振动进行谐波分析,在周期函数能表示为时间的确定性函数时,通常都用富里哀(Fourier)方法。本文提出,在周期函数只能表示为一复杂曲线或一系列离散数据时,采用将周期进行60等分的方法,给出了前十阶谐量幅值与位相的数值计算公式,并编制了简易的计算机程序。使周期振动的分析过程大为简化,且计算结果的精度得到提高。     

基于STD法的光岳楼木结构自振频率计算

自振频率是古建筑木结构振动特性的重要模态参数指标,准确计算其自振频率对采用数值方法分析结构的动力反应及对结构进行安全评估至关重要.本文基于实测振动数据,采用STD方法计算得到了光岳楼木结构的自振频率,并与东华振动测试系统的模态分析软件中OP.Polylscf算法计算得到的光岳楼木结构的自振频率进行了对比分析.表明:采用上述两种方法计算得到的反映木结构振动特性的1阶频率差别甚小;采用OP.Polylscf法计算光岳楼木结构的其他各阶频率均大于采用STD法计算结果,但误差均在5.7%以内,说明采用STD法计算木结构的自振频率具有较好的精度.     

基于变形协调原理的多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度

为深入探寻多塔斜拉桥刚度特征,将斜拉索对桥塔的约束比作弹簧刚度这一理念引入多塔斜拉体系.选取多塔斜拉桥的最典型形式——三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,并分析结构主要参数对桥塔纵向抗推刚度的影响.研究结果表明:对非边塔左跨施加均布荷载时,本文推导公式的非边塔塔顶偏位解与已有文献有限元解间的误差在6.82%以内,说明本文推导的非边塔纵向抗推刚度公式能够反映多塔斜拉桥桥塔的刚度特征,符合多塔斜拉桥概念设计的要求;非边塔纵向抗推刚度与桥塔自身刚度、主梁刚度、拉索与主梁夹角、拉索线刚度和桥塔拉索锚固间距等因素有关.     

大跨度斜拉桥的抗震概念设计

基于斜拉桥的基本动态性能的分析 ,结合地震位移反应谱和加速度反应谱 ,并利用飘浮体系简化分析模型 ,从结构体系的设计中 ,提出了斜拉桥的抗震概念设计方法 .考虑通过改善桥塔结构形式 ,有效地控制桥塔和桥墩承担的地震力和上部结构的地震位移 .并通过对某桥梁工程进行抗震分析 ,提出了立体桥塔的抗震设计方案 ,并验证了改进方案可以在很大程度上提高超大跨度斜拉桥的抗震性能     

桥梁结构地震与温度作用效应组合研究

对于双塔斜拉桥和连续刚构等纵向约束较强的桥梁结构,纵向地震作用和温度作用会产生巨大的桥墩弯矩.作为随机性很强的地震作用和温度作用,规范中没有给出明确的温度作用效用组合系数.基于概率方法,建立了桥梁结构在纵向水平地震作用下,考虑温度作用的组合计算模型,利用Turkstra组合方法,考虑地震作用和温度作用的随机概率分布,得到了桥梁结构抗震设计中温度作用效应的组合系数.参数分析表明,温度作用效应的组合系数随组合效应概率分布分位值的增大而减小;随年最高和最低日平均气温出现的概率增大而增大;随地震与温度作用效应的比值增大而减小,当效应比大于6时,温度效应可以忽略.     

地震动速度脉冲对大跨斜拉桥减震控制的影响

地震动的速度脉冲特性是加重工程结构在地震中的破坏程度的重要因素,速度脉冲已成为近断层地震动的重要工程特性之一.以一座大跨飘浮体系斜拉桥为例,选择了4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,利用三维有限元方法计算了地震动的速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制反应,分析了地震动速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制效果的影响特征.总体上看,斜拉桥在速度脉冲型地震动作用下的地震反应大部分要大于无速度脉冲型地震动的,近断层地震动的速度脉冲对斜拉桥无控制、半主动控制和被动控制地震反应均具有一定的不利影响,且地震动的速度脉冲对半主动控制和被动控制减震效果的影响趋势大体相同.     

超大跨径斜拉桥斜拉索局部振动对地震反应的影响

在以往的斜拉桥地震反应分析中,大都采用单桁架(SECS)模型来模拟斜拉索,不能反映斜拉索的局部振动的影响.以世界第一跨度斜拉桥——苏通大桥为背景,采用多桁架(MECS)模型来分析斜拉索局部振动对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,并探讨了斜拉索的合理单元划分方式.结果表明,斜拉索划分为10个单元已能够很好地反映斜拉索局部振动的影响.考虑斜拉索局部振动之后,会出现索梁耦合振型,减小一些振型的参与系数,基频与主梁的竖向振动相近的斜拉索在地震作用下大幅振动,而主梁和主塔的内力反应普遍减小,特别是主塔的地震轴力明显减小.     

竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。     

Parametrically excited oscillation of stay cable and its control in cable-stayed bridges＂

This paper presents a nonlinear dynamic model for simulation and analysis of a kind of parametrically excited vibration of stay cable caused by support motion in cable-stayed bridges. The sag, inclination angle of the stay cable are considered in the model, based on which, the oscillation mechanism and dynamic response characteristics of this kind of vibration are analyzed through numerical calculation. It is noted that parametrically excited oscillation of a stay cable with certain sag, inclination angle and initial static tension force may occur in cable-stayed bridges due to deck vibration under the condition that the natural frequency of a cable approaches to about half of the first model frequency of the bridge deck system. A new vibration control system installed on the cable anchorage is proposed as a possible damping system to suppress the cable parametric oscillation. The numerical calculation results showed that with the use of this damping system, the cable oscillation due to the vibration of the deck and/or towers will be considerably reduced.     

行波效应对弱对称双塔斜拉桥地震响应的影响

文中推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型以及求解方法,介绍了大型有限元程序中实现行波效应的方法：大质量法与相对位移运动法。以某一实际公路大跨度斜拉桥为工程实例,分析了在不同波速及不同地震波输入方向的行波效应对斜拉桥主塔地震响应的影响。结果表明,当斜拉桥纵向对称性不强时,不同地震波输入方向的行波效应产生的桥梁结构响应并不相同。当进行纵向非对称桥梁行波效应分析时,应考虑不同地震波输入方向对桥梁结构响应的影响。     

超大跨径斜拉桥的结构体系分析

以苏通长江公路大桥为背景 ,分析了不同结构体系斜拉桥的受力特点 ,指出了超大跨径斜拉桥改善结构受力性能的塔梁约束方式 ,并重点说明了适合超大跨径斜拉桥塔梁约束的水平弹性约束和冲击荷载缓冲 (阻尼 )约束这两种纵向约束的工作机理和应用效果