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。     

桥塔附近油罐车火灾和爆炸联合作用下斜拉桥动力响应

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了一座双塔钢斜拉桥三维空间有限元模型,分析了桥塔附近油罐车火灾单独作用下斜拉桥的温度分布特征和结构响应;其次,验证了综合考虑高温软化效应和高应变率效应的钢材本构模型可靠性,分析了桥塔附近火灾和爆炸联合作用下斜拉桥关键构件的局部破坏特征和桥梁整体位移响应;第三,研究了燃烧时间和爆炸当量对桥塔在火灾下抗爆性能的影响;最后,分析了桥塔在火灾和爆炸联合作用下的倒塌过程。研究结果表明：由于热膨胀效应,火灾在短时间内便可导致桥塔等受压构件的应力迅速增大;火灾初期,桥塔受火侧产生远离火灾方向的侧向位移,随着火灾继续发展,桥塔受火侧的承载力逐渐下降,桥塔受火侧的侧向位移逐渐向火灾方向发展,最大达到了0.21 m;火灾燃烧时间越长或爆炸当量越大,桥塔在火灾爆炸作用下产生的局部破坏越严重;合理布置横隔板可有效提高桥塔的抗爆性能;火灾和爆炸联合作用下,桥塔整体产生朝向爆炸源方向的侧向位移,随着燃烧时间延长,桥塔在爆炸荷载下产生的侧向位移逐渐增大。     

超载车辆作用对钢桁架梁式悬索桥的影响

针对钢桁架粱式悬索桥工程实例,通过Midas/Civil建立模型计算,运用子空间迭代法得出该桥型的动力特征;再以不同的荷载工况分析主缆和吊索的位移时程曲线及各杆件的内力变化.结果表明:车辆荷载作用下桥跨发生最大位移的部位在1/4跨处;当车辆单侧行驶时,较小荷载引起主缆两侧位移变化不大;随着车辆荷载的增大,未加载侧主缆位移变化明显小于加载侧主缆位移变化;桥梁端部吊杆与桥塔间距大于标准吊杆间距,车辆荷载作用下端部吊杆应力较大;桥梁最不利位置在端部支座位置处以及跨中位置,应重点监测桥梁端部吊杆及钢桁架下弦杆的应力变化,防止由此引起的重大事故发生.     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样，结构轻柔，动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响，基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型，并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景，对随机车流进行模拟，考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用，建立车辆-桥梁动力平衡微分方程，验证车桥耦合振动模型，计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素；控制行车间距有利于控制桥梁位移；行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

列车一斜拉桥系统在风载作用下的动力响应

主要研究脉动风与列车荷载同时作用下斜拉桥的横向振动问题。首先建立了横风作用下并考虑了轨道不平顺和车辆蛇行的车桥系统动力分析模型，推导了体系平衡方程组，编制了有关的计算机程序；根据Ｄａｒｖｅｎｐｏｒｔ风速功率谱模拟产生脉动风样本，并将其作为系统的随机激励，在计算机上模拟列车过桥的全过程，按不同车速计算了桥梁跨中和桥塔的横向位移、加速度以及桥上车辆的横向振动加速度响应。以一铁路斜拉桥为例，着重讨论了在正常使用极限状态下当风速小于３０ｍ／ｓ时的车桥系统动力响应的一些问题。     

三塔斜拉桥体系刚度改进措施分析

三塔斜拉桥结构体系的柔性相对于独塔和两塔斜拉桥的要大,在一侧活载作用下主梁和主塔中将产生很大的位移和弯矩,对整体结构不利。为了改善三塔斜拉桥结构体系的刚度,常有以下措施:增大主要构件的刚度;设置塔间加劲索;设置边跨辅助墩;边跨、中跨配重等。该文结合某三塔斜拉桥方案,分析了辅助墩和边跨配重对主梁、索塔的静力行为影响。     

轮压荷载下高层建筑施工通道安全的有限元模拟

根据曲梁支承薄壳的有限元理论,以驻马店市新华书店工程后浇带处梁板体系的施工通道为例,运用有限元软件进行了汽车轮压荷载作用下的动态模拟分析,并与满布荷载作用下进行了对比分析.结果表明:通道在汽车轮压荷载作用下的位移和应力比满布荷载作用下的位移和应力小,且两者相差接近一倍;随着汽车的移动,两边支座和水平梁板的位移和应力始终维持最小值;满布荷载作用下,最大位移值出现在斜向钢板跨中部位,最大应力值则出现在四角支座处;施工通道在汽车轮压荷载作用下更安全.     

徐州市跨铁路站场斜拉桥的地震反应分析

文章以徐州市和平路跨铁路站场斜拉桥为工程背景,利用通用有限元程序ANSYS8.1按照桥梁结构仿真分析的思想,建立三维主桥结构空间模型,对其进行自振频率的求解,分析此类桥型自身的整体动力特性。然后选取合适地震波,对该桥进行几何非线性地震反应分析,分析结构在地震作用下的时程位移反应及时程内力结果,总结出此类桥型在地震作用下的受力性能。     

预应力混凝土斜拉桥主梁局部应力子模型分析及试验

为掌握预应力混凝土斜拉桥主梁在运营荷载作用下的受力情况,根据其构造特点,将结构划分为2个结构体系,分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型,并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接.以五河口斜拉桥的预应力混凝土主梁为例,进行了车轮荷载作用下的主梁局部应力分析,与该桥成桥静载试验的测试结果对比表明,计算结果与试验结果吻合良好,说明该计算分析方法实用、可行,从而为进行预应力混凝土斜拉桥在运营荷载作用下的受力特性分析提供了一种便捷、可行的途径.     

双塔单索面矮塔斜拉桥静载试验分析

桥梁荷载试验是评价桥梁承载能力的重要措施及方法,文章通过双塔单索面矮塔斜拉桥静载试验,阐述斜拉桥静载试验测试内容及测点布置,分析桥梁在试验荷载作用下强度、刚度、拉索索力、抗裂性能及承载能力评定,对该类桥梁静载试验分析提供有益的参考依据.     

大跨度斜拉桥地震反应MR阻尼器半主动控制

应用新研制的MRF-04K型磁流变阻尼器对大跨度斜拉桥的地震反应实施半主动控制．建立了多点不同步地震激励下大跨度斜拉桥MR阻尼器控制的运动方程，采用子空间模态分析法建立了适合大跨度斜拉桥地震反应控制分析的瞬时最优控制算法，数值仿真结果表明，不同地震波激励下斜拉桥的反应幅值相差很大，且在天津波激励下的反应幅值最大，说明大跨度斜拉桥的地震反应对地震波的频谱特性十分敏感；当受El—Centro波激励时，主跨跨中顺桥向位移幅值降低57．0％，塔顶顺桥向位移幅值降低67．5％，主跨跨中竖向位移增大28．3％；行波效应对斜拉桥地震反应的控制效果影响明显，其中主跨跨中和塔顶顺桥向位移响应更加减小，而主跨跨中竖向位移会有所增加．     

三塔斜拉桥的非线性地震反应分析

结合马鞍山长江右汉斜拉桥的工程设计实例,采用桥梁有限元分析软件Midas,考虑结构大位移特性建立动力计算模型,来分析三塔斜拉桥的几何非线性地震反应。分析了三塔斜拉桥的动力特性及在EL-Centro波作用下的时程响应,比较了结构设置铅芯抗震橡胶支座的振动响应。     

采用超高性能混凝土和限位装置的斜拉桥易损性分析

斜拉桥作为交通网络中控制性的重要节点，在强震作用下其钢筋混凝土塔柱易产生塑性破坏，从而延误灾后应急救援工作的开展。基于此提出了一种既采用新型材料又采用新型限位装置的斜拉桥结构体系，用于提升斜拉桥的抗震韧性，在仅采用形状记忆合金（SMA）拉索限位装置的普通斜拉桥基础上将塔柱中容易损伤的塑性铰区普通混凝土采用超高性能混凝土（UHPC）代替，分别建立普通斜拉桥与新型韧性斜拉桥的有限单元模型，在远场和近场地震波的作用下分别开展桥梁构件和结构体系的易损性分析。研究结果表明：同时采用UHPC和SMA拉索限位装置的斜拉桥仅需增加少许成本即可大幅提高斜拉桥结构体系的易损性，极大地拓展了UHPC材料和SMA拉索限位装置的应用场景。     

风雨共同作用下斜拉桥纵桥向反应特性研究

目的研究强/台风雨对斜拉桥结构纵桥向反应特性的影响.方法应用谐波叠加法模拟风荷载时程曲线,以此为基础,提出斜拉桥雨荷载计算方法.利用Midas Civil建立斜拉桥空间有限元模型,对其自振特性进行分析,采用单独风荷载作用及风雨共同作用对全桥纵桥向进行动力响应分析.结果主梁沿顺风向发生"漂浮";考虑雨荷载影响后,主梁竖向位移、竖向加速度、索塔塔顶加速度和梁端加速度的最大增大量分别约为11%、10%、10%和13%.并且随着风级的增加,雨荷载的影响程度呈减小的趋势.结论考虑雨荷载影响后,主梁竖向位移和加速度、主梁梁端水平加速度和索塔塔顶加速度均有不同程度的增加.在桥梁设计时,应该考虑雨荷载对桥梁结构的不利影响.     

双向温梯荷载下简支梁桥上CRTS Ⅱ型板受力变形

为研究温度梯度荷载作用下多跨简支梁桥上CRTS Ⅱ型板受力变形问题,基于有限元法建立了多跨简支梁桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝线路(Continuous Welded Rail,CWR)空间精细化有限元模型,分析了竖向、横向温度梯度荷载作用下轨道、桥梁结构纵向受力与变形特性.研究结果表明:竖向温梯荷载作用下,钢轨在桥梁两端的主端刺位置伸缩力与位移达到最大值;轨道板出现翘曲应力,其上下表面应力差随温度梯度增大而增大,轨道板竖向温度梯度为90℃/m时,上下表面应力差最大值较50℃/m时增加了44％.双向温梯荷载作用下,向阳侧桥梁纵向位移明显高于背阴侧,钢轨伸缩力略高于背阴侧;随着横向温度梯度的增大,阴阳两侧结构纵向位移差、相对位移差和应力差均呈现逐渐增大趋势.在高温差地区需重点关注轨道板因上下表面应力差引起的翘曲变形问题.研究成果可为桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝线路的设计、施工和维护提供理论依据.     

双主梁式斜拉桥主梁有效宽度

斜拉桥的桥面结构有效宽度在桥梁设计规范中没有明确给出。以金马大桥为研究背景 ,通过建立平面和空间有限元模型 ,在多种荷载工况下计算分析了这种双主梁式斜拉桥主梁的有效宽度 ,并得出在对称荷载作用下桥面板正应力趋于均匀分布的结论。这为同类边主梁结构形式的斜拉桥提供了很好的设计依据。     

辅助墩在温度荷载下对独塔斜拉桥的影响

以一座大跨度独塔斜拉桥作为对象来研究刚构体系在温度荷载作用下辅助墩对于桥梁整体位移和弯矩的影响.利用Midas/Civil软件建立三维模型,并分别添加整体升温与梯度升温各25℃、设置辅助墩和无辅助墩共计4种工况,来比较弯矩和位移.结果表明,在2种不同的升温条件下,辅助墩的添加都能降低桥梁整体的竖向位移,其中整体升温下位...     

节点板域厚度对钢框架静动力反应的影响

水平荷载作用下,节点板域的剪切变形降低钢框架结构的侧向刚度,使结构的水平位移及层间位移增大.对各种节点板域厚度的钢框架进行了水平静动力分析,结果显示,适当增加节点板域的厚度可有效地减少其不利影响.在强烈地震作用下节点板域较早地屈服,使结构层间位移过大增加,可能引起结构失效,工程中应高度重视.     

大口径超深孔桩基轴向静荷载试验研究

针对某桥梁为主跨480 m的双塔组合梁斜拉桥,主桥桥址地质条件复杂,试桩是直径为2.5～2.8 m的变截面钻孔灌注桩,对这种大直径超深钻孔桩基进行轴向静荷载试验.其方法为:采用自平衡法测试方案,荷载箱设置在距桩端最佳位置3.5 m处,试验中在荷载12～56 MN内共设置9个级别;根据试验结果,对桩侧、桩端阻力与桩土相对位移进行拟合分析,同时,对各级荷载下岩层侧摩阻发挥系数c2进行反算,对桩侧各土层试验过程中各类参数进行分析.研究结果表明:荷载为25 MN时对该类桩犁的桩顶位移几乎没有影响,桩身侧摩阻力足以抵抗上部荷载;桩侧各土层实测时间-位移曲线与拟合曲线在加载后期均趋缓,表明桩侧摩阻力基本达到极限.