箱梁悬索桥空气静力稳定的三重非线性效应

根据两塔三跨悬索桥的中跨跨径和最小主缆净截面面积与其他参数的关系,获得中跨跨径分别为1 000,1 500,2 000,3 000,4 000和5 000 m悬索桥的加劲梁和主缆设计参数,并建立悬索桥参数化有限元模型;实现两重循环、两条主线超大跨度悬索桥三重非线性静风稳定性能分析方法;分别对闭口钢箱梁、理想平板、中央开槽钢箱梁、中央双开槽钢箱梁4种典型断面各6种跨度的悬索桥进行静风稳定性能分析.研究发现:材料非线性对超大跨度静风稳定性能影响不大于5％;几何非线性和气动力非线性对静风稳定性能的影响最大可超过50％;跨度小于2 000 m悬索桥采用闭口钢箱梁断面可满足静风稳定性能的需求,超过2 000 m需采取开槽措施,2 000 m是闭口钢箱梁悬索桥的空气静力稳定上限.     

拉索玻璃幕墙连接件抗倾覆性能的影响因素分析

为了提高拉索玻璃幕墙连接件的抗倾覆性能,分析了导致连接件倾覆的主要因素.提出了驳接爪式和夹板式连接件的统一力学模型,探讨了拉索截面积、预张力、跨度、索间距、玻璃与竖索间距、握裹长度、玻璃边长等参数对连接件抗倾覆的影响.研究结果表明:竖索截面积对连接件抗倾覆性能的影响大于横索截面积,竖索预张力的影响大于横索预张力,竖索跨度的影响大于横索跨度,竖索握裹长度的影响大于横索握裹长度;倾角与竖索截面积呈幂函数关系;当索网跨度为12.6 m、玻璃为正方形时,倾角与玻璃边长呈指数关系;索网最下排跨中连接件的倾角最大;增加竖索的截面积、预张力、握裹长度,减小竖索的跨度和玻璃边长有利于改善连接件的抗倾覆性能.     

CFRP与钢组合斜拉索设计方案及理论研究

提出两种碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合的斜拉索方案:CFRP与钢组合截面斜拉索,以及CFRP与钢组合结构斜拉索.前者发挥CFRP材料的优异性能,同时避免CFRP材料的锚固难题,两种材料的截面面积比为关键设计参数;后者将CFRP斜拉索与钢斜拉索在同一桥梁不同跨度区域分别应用,优化了整桥经济性能,不同材料斜拉索合理跨度区域的确定是其设计关键.采用解析解形式的参数分析,给出不同情况下关键设计参数的推荐数值,从理论上初步证明了两种方案替代传统钢斜拉索的可行性.     

单层索网点支式玻璃幕墙的承载性能研究

利用ANSYS7.0软件对单层平面正交索网结构承载性能进行了探讨,并讨论了玻璃自重、跨度、索的截面积、风荷载、预应力等因素对其承载性能的影响,得到了一些有实用意义的结论,对单层正交索网结构设计具有指导作用.     

点支式玻璃幕墙单层索网体系承载性能试验研究

为了研究索预应力和玻璃刚度对索网幕墙承载性能的影响,参考北京新保利大厦二期工程,进行了1 ∶ 10比例的点支式玻璃幕墙单层索网模型试验.试验中分三级对索网进行预应力施加,在各级预应力下以及安装玻璃后施加水平荷载研究索网的承载性能,并和有限元计算结果进行对比.试验结果表明:水平荷载越大,增加索网预应力对降低索网变形的作用相对越小;考虑玻璃刚度减小了索网变形和索内力,对索网幕墙的承载性能有所贡献.     

公路大跨度桥梁抗风性能评价方法

为精确判断公路大跨度桥梁的抗风稳定性等级，在公路大跨度桥梁设计阶段合理选择桥跨布置方案，选取扭弯频率比等结构影响参数和风攻角效应系数等场地参数，共计12个因子作为评价指标。采用模糊数学方法对公路大跨度桥梁的抗风稳定性能进行定量评价，将各种大跨度桥梁的抗风稳定性划分为稳定型、次稳定型、次不稳定型、不稳定型，并以已建大跨度悬索桥为工程算例进行抗风稳定性能的评价分析。结果表明：该研究方法对公路大跨度桥梁抗风稳定性能评定是可行的，经风洞试验结果对比也验证了该分析方法和结论的正确性。     

大跨度中承式拱桥静风稳定性分析

在大跨度中承式拱桥中,主拱为受压构件,静风荷载不仅会引起结构的动力特性改变,还将导致结构强度破坏和失稳。尤其当桥梁跨度较大、横撑又较少时,其静风稳定规律与斜拉桥、悬索桥等桥梁有较大的区别。文中以重庆菜园坝长江大桥为例,通过节段模型试验,获取了静风荷载在重庆菜园坝长江大桥上作用的全过程位移响应,分析了静风作用下结构的屈服失稳机制。分析表明,静风的初始攻角、材料的强度、静力三分力系数等因素对大跨度中承式拱桥的静风稳定性均有较大的影响。     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计。利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法。主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的。对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

静风荷载下的大跨度斜拉桥稳定性分析

由于风荷载对斜拉桥的作用比较敏感,尤其是对于柔性大跨度斜拉桥。文章基于伯努利方程推导整个断面的3方向静风荷载原理,并采用内外增量双重迭代以及发散机理的数学描述给出静风稳定性计算过程;结合斜拉桥本身特性,分析了某跨江大跨度斜拉桥的横桥向风荷载和竖桥向风荷载的影响;使用大型有限元软件MIDAS/Civil建立桥梁模型,并进行成桥状态静风荷载下的特性分析,据此来评估该桥的静力抗风性能,为相关桥梁的抗风性能分析与设计提供依据。     

Optical Fiber Grating Sensor for Force Measurement of Anchor Cable

The development of the sensor suitable for measuring large load stress to the anchor cable becomes an important task in bridge construction and maintenance. Therefore, a new type of optical fiber sensor was developed in the laboratory - optical fiber grating sensor for force measurement of anchor cable （OFBFMAC）. No similar report about this kind of sensor has been found up to now in China and other countries. This sensor is proved to be an effective way of monitoring in processes of anchor cable installation, cable cutting, cable force regulation, etc, with the accurate and repeatable measuring results. Its successful application in the tie bar cable force safety monitoring for Wuhan Qingchuan bridge is a new exploration of optical fiber grating sensing technology in bridge tie bar monitoring system.     

桥梁主缆断丝漏磁检测系统研制

主缆作为桥梁的重要承力构件，长期服役后会出现内部钢丝断裂等问题，需要进行定期检测。为了解决桥梁主缆直径大、主缆钢丝与缠丝正交布置引起的漏磁检测难题，本文首先通过有限元仿真方法研究主缆漏磁检测的可行性，并基于仿真结果，采用模块化设计思路，研制出桥梁主缆断丝漏磁检测系统，包括驱动、传感、信号处理、WIFI通信等模块。最后开展主缆检测实验研究，实验结果表明：该系统能够检测出主缆试件表层钢丝中的3根与5根断丝缺陷，与仿真结果相符；爬行稳定且信号平稳。本研究工作将为桥梁缆索检测提供一种新手段。     

缆拱桥的结构形式和性能

提出了一种桥梁结构体系——缆拱桥,其结构的主要特征是缆索两端锚固于拱脚或其附近,荷载由拱肋与缆索共同承担.拱既是承重构件,又起到锚碇作用;缆既是承重构件,又起到系杆作用.给出了缆拱桥的具体结构形式,并对其结构强度、刚度、稳定特性及动力特性进行有限元分析.结果表明:与相同跨度及截面的系杆拱桥相比,缆拱桥的稳定承载力及强度承载力大幅提高,刚度略有下降.此外,缆拱桥造型美观,更容易做到力与美的统一,且其较高的稳定承载力和强度承载力为拱结构跨度提升提供了新的有效途径.     

三相电缆真故障点的计算

在分析了目前电桥法探测电缆故障点方法的特点及其存在的问题之后．提出了一种精度高、使用范围广、易于实现的探测电缆故障点的单片机电桥法，并给出了模拟电缆的实验结果。     

瞬态温度场下非对称布索斜拉桥的温度分析

非对称布索斜拉桥是一种结构体系新颖的斜拉桥,它既不同于普通对称结构斜拉桥在恒载作用下塔两侧的斜拉索水平力可保持平衡,又不同于无背索斜拉桥完全依靠倾斜索塔的自重平衡主跨主梁的自重.此类桥梁的背索不仅可以为桥塔提供抵抗力矩,而且还可以通过调整索力来改变全桥的受力性能.因此,温度场对此类桥梁的影响也随着桥型自身的特点而不同于普通对称结构斜拉桥.结合一非对称斜拉桥实例,通过环境的综合温度模拟结构的温度场的方法来分析桥梁的温度内力,得出非对称结构独特的温度内力分布结果,并通过与规范值比较,得出在实际计算中应结合当地的具体条件对温度场取值的结论.     

某无背索部分斜拉桥斜拉索索力控制研究

无背索部分斜拉桥中的斜拉索不但是一种造型,更是改善桥梁线形和调节主梁受力分布的关键构件,在施工过程中其索力的施加顺序和大小都需按照一定的程序进行,这样才能保证成桥之前梁体内力分布合理、成桥后索力施加得充分且不超限.借助于有限元软件对某无背索斜拉桥的斜拉索受力状况进行研究分析,以得到斜拉索在实际工程中的受力状态和分布规律,并用环境随机振动频率法进行索力的测量,从而控制索力的精确张拉和调整.     

自锚式悬索桥线形控制施工技术探索

自锚式悬索桥是一种内部高次超静定结构,理想的几何线形和内力状态不仅和设计有关,而且依赖于科学的施工方法,通过对施工过程的控制和结构内力状态的监测来指导、调整施工顺序和施工工艺以获得设计的应力状态和几何线形。     

考虑拉索抗力退化的斜拉桥体系可靠度评估

疲劳损伤和大气腐蚀作用致使斜拉索性能退化,影响斜拉桥运营期的安全水平.为了分析拉索抗力退化对斜拉桥体系可靠度的影响,建立了斜拉索抗力退化的串并联概率模型,提出基于机器学习的斜拉桥时变体系可靠度分析方法.以经典斜拉桥和某大跨度双塔混凝土斜拉桥为工程背景,研究了考虑拉索抗力退化的结构时变体系可靠度.研究结果表明:对于稀索体系的小跨度斜拉桥,随着斜拉索抗力的逐步退化,桥梁结构体系的主要的失效路径为由梁和塔的弯曲失效逐渐转变为由拉索腐蚀引起的拉索强度失效;当拉索抗力退化后的可靠度低于主梁关键截面可靠度时,结构体系可靠度将显著降低;对于密索体系的大跨度斜拉桥,在拉索疲劳和腐蚀共同作用下,该斜拉桥体系可靠指标将在29年降低到5.2.     

景观悬索桥装饰缆索的找形与内力计算

景观悬索桥的装饰缆索不参与主结构受力,但却是桥梁不可分割的一部分.为保证其成桥后主缆及吊杆线形,必须有一定的内力与主桥相匹配.提出了一种针对悬索桥装饰缆索的找形及内力计算方法,首先建立主缆模型,并将各吊杆作用简化为竖向约束,计算各区段缆索拉力及吊杆的张力,进而通过主缆及吊杆的适宜张力计算其下料长度.结合新疆某景观悬索桥实例,利用MIDAS/Civil建立主缆局部有限元模型,计算主缆、吊杆张力及理论下料长度,并对其进行风振激励下的动力特性验算.按该方法计算的下料长度及拉力进行施工,成桥后各方面均可满足要求.     

基于极限状态法的钢桁梁公铁斜拉桥结构分析

 以某钢桁梁公铁斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法,计入几何非线性影响,进行基于极限状态法的斜拉索初应力计算及桥梁 结构特性的数值分析。提出基于极限状态法的计入主梁恒载增大系数的斜拉索初应力计算方法,计算了两组斜拉索初应力：不考虑 恒载增大系数和考虑恒载增大系数。进行该斜拉桥自振特性分析,以及两种极限状态下的静力特性分析：承载能力极限状态和正常 使用极限状态。讨论以极限状态法为基础的分析方法的有效性。研究结果表明：斜拉索初应力大小对钢桁梁斜拉桥主塔和主梁构件 静力响应的影响显著;以极限状态法为基础的考虑提高系数计算出的斜拉索初应力能使斜拉桥在外荷载作用下具有更加良好的结构 性能;按照承载能力极限状态法来进行大跨度钢桁梁公铁斜拉桥的设计和分析更经济合理。