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。     

多塔钢-混组合梁斜拉桥成桥阶段垂度效应分析

以武汉二七长江大桥为工程背景,运用大型有限元结构分析软件ANSYS11.0,对该桥主梁、主塔和斜拉索分别采用不同的单元进行有限元模拟,建立了三塔结合梁斜拉桥空间非线性单主梁模型,考虑斜拉索的垂度效应,进行该桥成桥阶段主梁和边塔内力的非线性垂度效应影响的定量分析。结果表明：三塔结合梁斜拉桥索的垂度效应不容忽视,垂度效应对三塔斜拉桥主梁和边塔的位移影响最大,对于主梁和边塔的应力影响次之,其对应力非线性影响不超过5%。     

大跨度公铁两用斜拉桥结构特性分析

在总结分析国内外已建大跨度铁路斜拉桥结构特征的基础上 ,针对我国拟建大跨度公铁两用斜拉桥的活载重和铁路设计车速高的特点 ,建立了大跨度公铁两用斜拉桥空间计算模型 ,并对其静、动力特性进行研究 .重点探讨了不同桥面体系对大跨度公铁两用斜拉桥静、动力受力特性的影响 ,并分析了结构几何非线性问题 .研究结果表明 :正交异性钢桥面板结合梁体系桥静、动力特性明显优于纵、横梁桥面体系桥 ,结构的几何非线性除对桥梁局部杆件的内力有一定影响外 ,对该桥大部分杆件内力影响较小     

大跨度斜拉桥恒载非线性分析

文章提出了一种简便的计算影响矩阵的方法,可以方便地进行斜拉桥成桥恒载索力优化。并对大跨度斜拉桥斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应3种几何非线性进行分析,对以往的分析方法提出了一些建议,在此基础上,编制了斜拉桥恒载内力分析程序,通过算例验证了建议的可行性和程序的可靠性。     

大跨度部分斜拉桥最大单悬臂阶段几何非线性影响分析

针对部分斜拉桥的几何非线性因素对桥梁结构的影响进行分析研究.首先介绍了斜拉桥几何非线性分析的基本理论,并以长山大桥为例,用MIDAS软件建立有限元计算模型,考虑斜拉索垂度效应、P-delta效应、大变形效应等因素对该桥进行受力分析.结果表明,几何非线性对结构变形产生较大影响,在施工时应加以重视.     

几何非线性对大跨度斜拉桥内力的影响分析

文章围绕大跨度斜拉桥考虑施工全过程及成桥后的几何非线性分析问题展开研究工作,针对线性和非线性两种计算工况,分析了两座大跨度斜拉桥结构内力的几何非线性行为,最后得到几何非线性对大跨度斜拉桥结构内力影响的大小及其规律性。     

不同跨度斜拉桥变形的几何非线性效应分析

围绕不同跨径斜拉桥考虑施工全过程的几何非线性分析问题展开研究工作,针对线性、部分非线性(只考虑垂度效应的影响)和完全非线性三种计算工况,利用已有的计算数据分析了不同跨径斜拉桥悬臂施工过程的几何非线性行为,最后得到大跨度斜拉桥非线性影响的大小及其规律性.     

阻尼对斜拉索大幅振动的影响

针对大跨度斜拉桥拉索大幅振动控制问题,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,同时考虑拉索与桥面连接条件和边界条件的影响,建立了拉索在参、强联合激励作用下的面内非线性振动方程.运用多尺度摄动方法,对其进行求解,以长短两根有代表性的拉索为例,研究拉索阻尼的变化对其大幅振动的抑制机理.研究结果表明:增加斜拉索的阻尼,提高了斜拉索发生大幅振动所需激励幅值,在一定程度上增大了桥面振幅的安全区间.     

双排支座设置对多塔斜拉桥的影响

为解决目前多塔斜拉桥最为突出的刚度问题,以既有提高结构刚度的措施为基础,借助依托项目,采用空间桥梁有限元专用程序,考虑大跨度斜拉桥中的几何非线性效应,分析研究了设置不同支座间距的双排支座对六塔斜拉桥刚度和传力系统及内力分布等方面的影响.结果表明:双排支座的设置可以提高斜拉桥刚度10％以上,对主梁的内力分布存在最优支座间距区间,对索塔和拉索亦均有相应影响.     

几何非线性效应下的CFRP索斜拉桥动力特性

为研究CFRP索斜拉桥与钢索斜拉桥的静动力特性的区别,分别讨论以南京长江三桥为原型的跨径为648m的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥,采用有限元法对比分析了考虑几何非线性效应的CFRP索及钢索斜拉桥的主要静动力性能,并对比分析了垂度效应、大变形及梁-柱效应对这2种斜拉桥的静动力性能的影响。最后分析了不同的结构体系、辅助墩设置个数等参数对CFRP索斜拉桥的动力特性的影响。研究结果表明:垂度效应对CFRP索斜拉桥的静动力性能影响较小,对钢索斜拉桥静动力性能影响显著;大变形及梁-柱效应对2种斜拉桥的静动力性能影响较大,计算时不可忽略该效应;所得结论可为长大跨斜拉桥的分析计算提供一定的参考。     

桁式钢管混凝土系杆拱桥拱轴线及吊杆索力优化

目前，针对桁式拱系杆拱桥拱轴线形和吊杆索力优化研究相对单一，为得到下承桁式钢管混凝土系杆拱桥的最佳成桥状态,对拱轴线形和吊杆索力进行一体优化。通过基于影响矩阵的最小结构体系应变能原理对吊杆索力进行优化,并利用Matlab中无约束优化算法进行求解；采用桁式拱肋主管偏心距最小法对拱轴线进行优化。经过迭代计算,得到一组满足偏心距阈值的无约束优化吊杆索力和拱轴线形。结果表明：优化后的吊杆索力较优化前更加均匀且均有不同程度的减小,短吊杆索力减小近30%,其抗疲劳性能得到大幅提高；成桥状态下主拱受力良好,上、下弦杆的跨中弯矩小且均匀,轴力值有所降低；优化后主梁端部截面弯矩值有所增大,轴力值基本不变,优化效果不明显；主拱上、下弦杆钢管和混凝土截面分配应力均小于材料承载力,均符合规范要求。     

单层索网幕墙中拉索的简捷计算法

单层索网幕墙中拉索的结构设计非常重要,以往工程通常采用反复试算来确定拉索的直径和初始预拉力。本文针对这种情况提出一套简捷的计算方法,不但能根据已知挠度限值快速算出拉索的最大内力,确定拉索的直径大小,而且还能反推出拉索的初始预拉力,帮助工程师进行拉索的分析校核和指导现场张拉施工。     

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.     

用正装迭代法计算斜拉桥的施工索力

斜拉桥是一种高次超静定结构,每一节段的施工相当复杂。特别是对于预应力混凝土斜拉桥,更是如此。施工中索力的张拉量,不仅关系到施工中的安全、体系的内力和变形,更涉及到成桥阶段结构的安全运营。按照施工顺序,采用正装迭代法优化施工索力,以达到成桥的目标状态。     

基于群索索力相异测度的斜拉桥健康状态评估

基于群索索力的相异测度,提出一套可用于斜拉索索缆承重体系内力状态评估的指标体系.利用桥梁的有限元分析及影响矩阵法,定义了基于极限状态的相异测度指标阈值,并通过蒙特卡罗方法获得这套指标阈值的合理取值.通过该套指标与其阈值体系的比较,建立了斜拉桥整体内力状态的评判方法.利用国内某斜拉桥建成后十年内的斜拉索索力实测资料,用上述方法对该桥进行了健康评估,结果表明了该方法的有效性.     

悬索桥主塔纵向稳定的实用计算

根据悬索桥主塔从裸塔、主缆施工、主梁吊装到成桥不同阶段的受力特点，将悬索桥主缆对主塔的约束作用简化为不同等效约束刚度的弹簧，利用静力法推导了带有弹簧约束的主塔模型稳定临界力计算公式，并给出中、边跨主缆约束刚度的计算公式及主缆对塔约束刚度的计算方法。针对不同阶段的主缆约束刚度，该计算公式能在裸塔及主缆约束刚度无穷大时与悬臂压杆、一端铰支一端固定压杆的稳定计算公式相吻合，表明该计算公式较准确地反映了悬索桥施工、成桥各阶段主缆对主塔的约束作用和计算公式的正确性。算例表明该方法简便易行。     

悬索桥空间主缆分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆线形计算方法.直接从三维索的几何方程和平衡方程出发推导了索形迭代计算方法,该方法将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,考虑了倾斜吊杆的影响,引入梯度迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程;采用C++语言编制了主缆三维恒载线形分析程序CF3D.基于该方法和程序对一座悬索桥的主缆进行了恒载线形的迭代计算分析.研究结果表明:该方法精度完全能满足工程计算要求,迭代计算出的主缆线形平顺.该方法具有使用方便、精度高等优点,适用于多跨空间缆索悬索桥.     

求解结构可靠指标的线性可行方向算法

为克服当极限状态曲面方程非线性程度较高时应用一次二阶矩法求解可靠指标可能不收敛的问题,提出一种求解结构可靠指标的线性可行方向算法.该算法采用求解约束极值问题的可行方向策略,在迭代过程中综合考虑了目标函数和极限状态曲面方程的影响.算法在每步迭代中先计算极限状态曲面在前步迭代点处的切平面,然后在此切平面上选定一个点,使该点和原点的连线与极限状态曲面的交点满足可行方向和收敛的要求.数值算例表明,无论极限状态曲面方程非线性程度如何,该算法都具有较高的精度和效率.这为结构可靠指标的计算提供了新的方法.     

偏心受压构件可靠度分析的极限状态方程

分析了偏心受压构件可靠度计算采用的极限状态方程。对钢筋混凝土大小偏心受 压和不允许开裂的混凝土受压构件作了以轴向压力表达和以弯矩表达的极限状态方程 的可靠度对比计算。计算结果表明，以通常采用的轴向压力表达的极限状态方程进行可靠度分析．不能确切地反映荷载变异性对可靠度的影响．因此所计算的可靠指标也 是不确切的．建议偏心受压构件可靠度分析采用以弯矩表达的极限状态方程。