大跨度中承式拱桥的耦合频域抖振分析

大跨度中承式拱桥的主拱风荷载相互干扰,其抖振响应具有多模态耦合的特点.文中基于结构的固有模态坐标,考虑风速沿主拱高度的变化,推导了拱桥结构的节点等效气动抖振力公式.同时,考虑作用于主拱的干扰风谱、风载的空间相干性及主桥与主拱的多模态耦合效应,进行了大跨度中承式拱桥的耦合频域抖振有限元分析.最后以重庆菜园坝长江大桥为例,计算了桥梁结构节点位移和单元脉动内力的功率谱密度和方差响应.分析表明,高阶模态对于大跨度中承式拱桥抖振响应具有较大的影响.此类大跨度中承式拱桥的抖振响应中水平脉动风速功率谱和竖向脉动功率谱的贡献较大,交叉脉动风功率谱可以忽略;与SRSS法相比,CQC法更好地考虑了多模态及模态耦合的影响.     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载数值计算方法

基于大跨度屋盖结构等效静力风荷载计算的复杂性,提出了极值效应等效静力风荷载的概念和应用数值优化原理计算大跨度屋盖结构内力等效静力风荷载的方法.以几内亚体育场主看台悬挑屋盖为例,计算得到其位移等效静力风荷载;以巴哈马体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于两类不同目标函数按最小二乘拟合得到内力等效静力风荷载.并分别给出两组内力等效静力风荷载作用下的杆件极值内力误差分布,分析了基于两类目标函数的拟合方法各自的优缺点.算例与分析表明该方法实用性很强,既方便设计使用,又有相当高的精度,可以满足工程设计的需求.     

大跨度中承式拱桥时域抖振分析

根据大跨度中承式拱桥的三维空间结构形式及主拱风荷载相互干扰的特点,提出了抖振响应的非线性时域分析方法.通过节段模型风洞试验,确定了前后拱在相互干扰下的静力三分力系数.结合试验得出的两榀拱的抖振力时程数据,求出前后拱在相互干扰下的脉动风速功率谱.采用谐波合成法模拟大跨度中承式拱桥的三维风场,通过FFT变换、功率谱插值等技术提高了模拟效率.以重庆菜园坝长江大桥为工程实例,进行了考虑几何非线性的时域抖振分析,计算结果与风洞试验结果吻合较好.     

基于ANSYS的大跨度拱桥拱肋吊装过程稳定性分析

大跨度拱桥拱肋在吊装施工过程中的稳定性主要影响因素有:拱段接头刚度、安装偏差、风荷载等.从接头抗弯刚度入手,针对3种拱段接头模型,可以分析稳定因素对不同接头模型稳定性的影响,计算拱肋在拱段吊装成拱过程中的稳定系数.计算结果表明,拱肋在拱段吊装成拱过程中稳定系数的最小值略小于规范规定的限值,需要采取稳定性控制措施.     

弱横向联系变截面肋拱桥的弹性稳定计算方法研究

在肋拱桥的设计中 ,常采用弱横向联系变截面拱肋。桥涵设计规范中用组合压杆法计算临界荷载有其局限性。文章用当量压杆法推导出了实用弱横向联系变截面肋拱桥的纵向稳定临界荷载计算公式 ,并用能量法推导出了弱横向联系变截面肋拱桥的横向稳定临界荷载计算公式 ,同时考虑了拱肋的扭曲效应和矢跨比效应。这种方法计算结果更趋于准确。     

蝴蝶型拱桥稳定性参数分析

建立实桥有限元模型,研究蝴蝶拱桥稳定性能,对不同荷载作用、矢跨比、主拱倾角、拱肋连杆位置及构件刚度等参数进行分析.分析结果表明:选择合理主拱矢跨比与外倾角可使蝴蝶拱获得更优稳定性;跨中处肋间连杆对稳定性影响大;构件刚度对结构稳定的影响度依次为主拱肋、肋间连杆及副拱肋.     

台风对大跨度钢桁拱桥抗风性能的影响

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法的结果和风荷载规范良态气象风环境参数建议取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了良态和台风2类气象条件下的风环境特征.以地处珠江流域台风多发区的广州新光大桥为例,采用全桥气弹模型风洞试验和基于主梁及肋拱测力试验的3维静风稳定性数值计算等手段,详细分析了中承式大跨度连续刚桁拱桥在2类风环境中平均风位移、风致抖振响应和3维稳定性的差异,分析过程比较了2类气象条件下重现期设计风速、平均风和紊流度剖面等因素对于拱桥抗风性能的影响.     

大跨度中承式拱桥的耦合抖振有限元分析

大跨度中承式的拱桥属于柔性空间结构,风荷载及抖振分析相当复杂。基于结构的固有模态坐标,考虑风速沿主拱高度变化,推导了桥梁结构的节点等效气动抖振力公式,进行了大跨度中承式拱桥的抖振有限元分析。该分析方法可以考虑作用于主拱的干扰风谱、风载的空间相干性及主桥及主拱的多模态耦合效应。以重庆菜园坝长江大桥为例,计算了桥梁结构节点位移和单元脉动内力功率谱密度和方差。     

中承式X型与平行式双肋拱空间有限元对比分析

以成都为地理环境背景,设计一中承式钢结构大跨度双肋式拱桥,三种结构形式的桥的材料、主梁截面和拱肋截面尺寸均相同,只令拱肋倾斜角度不同,内倾和外倾分别为±15°,先通过直观的概念分析,简单的对比三种在侧向荷载作用下的弯矩,再通过sap2000有限元软件,建立三种结构拱桥主桥的空间有限元实体模型,施加自重、风荷载,车辆活载和地震作用,进行数值仿真分析,在相同荷载的作用下,对比内倾,外倾和平行式三种双肋拱桥的拱肋弯矩、横向支撑和吊杆轴向力的大小,分析三种结构受力的合理性。     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

钢管混凝土拱桥四管与六管拱肋之比较

为了能更好的选取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的钢管数目及布置形式,根据国内已建成的钢管混凝土拱桥,构造了两座400m跨度,宽27．5m,拱轴线形一致的钢管混凝土桁式拱桥（一座为四管拱肋,另一座为六管拱肋）,运用ANSYS软件建立了两个全桥模型,分析了它们的静力和动力特性,并讨论了拱肋刚度、含钢率和力学性能三者之间的关系．通过比较发现,六管优于四管．在满足结构要求和强度要求的前提下,对拱肋的刚度选取主要从静力方面考虑,用钢量相当时,采用含钢率大的拱肋形式．     

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。     

菜园坝长江大桥节段模型风洞试验

随着施工技术以厦新材料的运用，拱桥正朝着刚度小、跨度大、重量轻的方向发展，由于拱桥在施工阶段的刚度显著小于成桥状态，因此研究大跨度拱桥的空气动力特性十分必要．通过菜园坝长江大桥的节段模型静力试验和动力试验获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性以及识别了主梁的8个颤振导数，并对试验获得的结果进行了详细的分析．最后，对该桥的主梁和拱肋的抗风性能进行了评价．其分析评价的结果直接用于指导该桥的设计与施工，也可为同类桥梁提供理论参考．     

考虑吊杆断裂的拱梁组合桥动力响应分析

针对拱梁组合桥吊杆断裂动力响应问题，建立一种考虑吊杆断裂作用的拱梁组合桥等效静力计算方法.通过构建具有代表性的标准拱梁组合桥，采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行吊杆断裂冲击作用下拱梁组合桥动力分析.分析结果显示，拱梁组合桥的长、短吊杆断裂，对剩余吊杆与系梁的影响较大，对拱肋的影响较小；短吊杆对剩余吊杆应力的影响程度更大，长吊杆对系梁的动力响应影响更大.采用考虑吊杆断裂作用的等效静力法计算拱梁组合桥动力响应时，短吊杆断裂时动力系数可偏安全地取为0.8,长吊杆断裂时动力系数根据跨径按公式取值.     

广州解放大桥主桥拱肋整体吊装静力分析

近１０年来,我国钢管混凝土拱桥建设发展迅猛,已建成的跨度大于８０ｍ的约有４０多座,而无风撑下承式系杆拱桥仅２座,广州解放大桥是其中之一,并首次采用整体吊装施工方法．本文结合该大桥的施工实践,重点对单片钢管拱肋两点整体吊装的结构受力进行了静力计算及分析．     

大跨度张弦桁架雨棚结构等效静风荷载数值模拟

基于谐波叠加法模拟生成风速时程并转化为风压时程;采用ANSYS建立结构有限元模型,施加模拟所得的风压时程,计算分析结构风致动力效应;给出风振动力放大因子定义,将其与基于特定时刻的结构瞬时风压分布相结合,进而提出等效静风荷载新内涵.运用数值模拟分析,给出了基于结构立柱基底竖向反力和桁架跨间位移的等效静风荷载.     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

基于Ritz-POD法的格构式塔架结构风致振动分析

根据自立式塔架结构脉动风荷载的空间分布形式,实现了本征特征分解(proper orthogonal decomposition,POD)和基于荷载-里兹模态分析相结合的Ritz-POD算法求解Ritz振型,并结合谐波激励法(harmonic excitation method,HEM)和荷载-响应相关法(load response correlation method,LRC)实现了塔架结构风振响应和等效静力风荷载(equivalent static wind load,ESWL)的高效分析。计算结果表明:采用40阶基于荷载-里兹振型和100阶传统自由振动振型计算的节点风振响应和等效静力风荷载结果及变化规律一致且二者吻合度高,说明较少阶Ritz振型的计算精度是能够保障的。并且较少阶Ritz振型减少了谐波激励法与荷载-响应相关法的运算工作量,提高了风致振动分析的效率。另外,本文利用大型通用有限元软件SAP2000基于MATLAB系统的应用程序接口(API)开发环境,实现了塔架结构风致动力响应和等效静力风荷载的高效分析平台,可为其他大型复杂工程的风致振动分析提供参考。     

等长双悬臂梁等效风荷载实用计算方法

一些桥梁在双悬臂施工状态下的等效风荷载问题比较特殊，以往的文献对其讨论很少。对这种情况下等效风荷载的计算方法进行了研究，给出了简洁的实用计算公式。实例分析和比较表明，给出的实用计算公式具有很好的精度，无需查阅图表和插值，适于工程应用，并可为我国正在编写的桥梁抗风设计规范提供参考。