大跨径桥梁非平稳抖振响应过程数值模拟方法研究

大跨度桥梁的抖振频率与跨度场景的风场变量因素有关。为了更加准确地获得大跨度桥梁抖振特征,需要对其抖振响应过程进行分析。但是,由于桥梁所处场景的风场环境不同,想要采集多组桥梁的抖振响应数据十分困难。结合桥梁抖振响应的非平稳性,结合多种风场场景模拟结果分析桥梁抖振响应过程,因此提出大跨径桥梁非平稳抖振响应过程数值模拟方法。首先对大跨度桥梁风场数据进行分析计算,获得风场特征函数量,在风场变量模拟场景下,对大跨度桥梁非平稳抖振响应过程相关量进行计算,实现对大跨度桥梁非平稳抖振响应过程数值的全场景模拟。通过选取实体桥梁数据来对提出方法的准确性进行论证,通过数据拟态还原方法分别对桥梁的风场模拟数据、跨度位移数据以及抖振数据三方面进行数据对比分析,通过与实际数据进行对比,得出提出方法具有准确性、可行性的实验结论。     

大跨度桥梁风场模拟及气动力计算

介绍了一种快速高效的用于大跨度桥梁风致振动分析的风场模拟方法,并对模拟风场的统计性质进行了讨论和验证。在此基础上进一步给出了大跨度桥梁抖振力和自激力的时域表达方式,其中针对自激力计算中涉及的参数识别问题,提出了一种简单实用的非线性参数识别方法,本文采用上述理论,获得了作用于香港汀九大桥上的风场和气动力,据此对大桥进行的抖振响应时域分析表明,计算结果与风洞试验结果吻合良好,说明文中述及的这套理论已达     

基于混合编程的大跨桥梁桥塔抖振时域分析

基于大跨桥梁桥塔抖振时域分析,采用Matlab和ANSYS参数化设计语言(APDL),编写了相应程序和命令流,分析大跨桥梁抖振响应;给出了用改进谐波合成法模拟风场和用混合编程实现抖振分析的方法,在Matlab中实现风场模拟,用ANSYS中的瞬态分析实现抖振时域分析,并应用于湖北鄂东长江公路大桥桥塔抖振分析.结果表明:基于混合编程抖振分析方法是可行和正确的;拉格朗日插值改进模拟风场的谐波合成法减少了矩阵分解的次数,提高了计算效率.     

斜拉桥抖振时域分析实用方法

基于模态综合理论提出一种斜拉桥抖振时域分析实用方法.在桥梁随机风场数值模拟的基础上,建立斜拉桥时域抖振分析计算模型.该方法简化了自激力时域化过程,并在计算中考虑了气动刚度、气动阻尼和气动耦合作用对结构响应的影响,提高了斜拉桥抖振时域分析的效率.通过对一座大跨斜拉桥的抖振时域分析,验证方法的正确性和可行性.     

对大跨度桥梁非线性颤振的研究

本文首先改进了模拟随机风场的谐波合成法,提高了模拟的效率。然后实现了时域中耦合自激力的计算,从而在时域中实现了比较完善的风荷载计算。利用这样的风荷载,在时域中统一了抖振和颤振的分析方法。在时域中实现了耦合颤抖振和颤振分析。根据这一方法,运用可乐视化编程技术,编制了大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析的有限元程序Nbuffet,并对程序进行了验证。     

大跨度斜拉桥随机有限元抖振概率评价

依据桥梁风致抖振分析理论和随机有限元方法,在结构振型叠加算法中,融人基于参数敏感性分析技术的验算点搜索算法,求解出大跨度斜拉桥复杂结构体系中考虑气动荷载、材料属性和截面特性等随机性因素的风致抖振可靠度指标．以东海大桥为算例,首先进行工程场地平均风极值风速预测和空间脉动风场随机模拟,采用桥梁断面气动力参数识别结果确定结构气动力荷载．在改善结构荷载输入精度前提下,对其中多个关键环节——导纳函数、重现期、多种结构随机性进行参数分析,实现了大跨度斜拉桥抖振失效评价的过程分析,并从中得出相关结论．     

基于实测与规范风谱的三塔悬索桥抖振性能对比

为了描述三塔悬索桥抖振性能,采用实测与规范风谱进行了抖振对比研究.基于润扬、苏通桥址区多次台风现场实测数据及结构健康监测系统数据库的数据资料,采用非线性最小二乘法获得桥址区实测强风风谱模型——实测谱.以世界第一大跨度三塔悬索桥主跨1 080 m的泰州大桥为工程背景,分别采用规范谱和实测风谱为目标谱模拟了桥址区的三维脉动风场,据此开展了基于ANSYS的三塔悬索桥抖振响应对比研究.结果表明:2种主梁抖振位移PSD曲线基本一致,各方向的第一阶振型对主梁抖振响应的贡献最大;泰州大桥主梁沿跨度方向侧向抖振位移RMS分布与两塔悬索桥基本一致,竖向与扭转抖振位移RMS分布表现出了其独有特点;采用实测谱的主梁抖振响应略小,规范谱偏于保守.研究结果可用于该桥的风致抖振分析,同时可对其他同类型桥梁的抗风设计提供重要参考.     

对大跨度桥梁非线性颤振的研究

本文首先改进了模拟随机凤场的谐波合成法，提高了模拟的效率。然后实现了时域中耦合自激力的计算，从而在时域中实现了比较完善的风荷载计算。利用这样的风荷载，在时域中统一了抖振和颤振的分析方法。在时域中实现了耦合颤抖振和颤振分析。根据这一方法，运用可乐视化编程技术，编制了大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析的有限元程序Nbuffet，并对程序进行了验证。非线性情况下的颤振和抖振分析是目前桥梁风工程研究的热点之一。     

大跨度桥梁抖振响应的空间非线性时程分析法

通常的桥梁抖振分析借助于频域内的反应谱方法，因而局限于线性范围．近年来大跨度桥梁不断兴建，有必要在其风致抖振响应分析中计入结构几何非线性和有效攻角的影响．文中提出了一个桥梁抖振响应的非线性时程分析法．脉动风诱发的抖振力由计算机模拟为多个互相关的随机过程，自激力则表达为桥面运动和脉冲响应函数的卷积形式．在Ｎｅｗｍａｒｋ－β逐步积分算法中，考虑了结构的大变位以及瞬时有效攻角的变化．应用文中方法计算了两座悬索桥的抖振响应时程，并与风洞试验结果进行了对比．     

桥梁主梁断面非定常抖振力数学模型研究

桥梁主梁断面抖振力通常通过Sears函数模型进行计算.然而,众所周知的是Sears函数仅仅适用于高度流线型的桥梁主梁断面,在时域分析中主梁断面抖振力需要合适的非定常数学模型来表示.本文利用阶跃函数提出一个完整的主梁断面非定常抖振力数学模型,进行了三维空间脉动风速场的计算机模拟,基于准定常理论和非定常理论对南京三桥主梁节段模型抖振力时程信号进行分析对比.结果表明:阶跃函数非定常抖振力数学模型理论上正确,可行,并可应用于实际工程.     

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。     

大跨度桥梁耦合抖振正交组合分析方法的应用

结合耦合抖振分析有限元完全正交组合（CQC）方法，编制了大跨度桥梁结构三维抖振分析模块，并选择薄平板截面简支梁结构的耦合抖振问题作为算例进行验证，从分析中发现，此方法的分析结果与Scanlan方法的结果相当吻合，还对主跨跨度1385m的江阴长江大桥的耦合抖振问题进行了分析和研究。分析结果表明，振动模态的气动耦合对系统复模态的阻尼比有较大的影响，在大跨度悬索桥中，对于主梁的竖向和扭转位移抖振响应多模态效应和模态耦合效应非常显著，在高风速区传统的SRSS方法将低估这些抖振响应。广义抖振力的交叉功率谱密度对大跨度桥梁结构耦合抖振响应的作用不可忽略。此外，对江阴悬索桥来说，在设计风速下纵向和竖向脉动风速的交叉风谱对结构抖振响应有明显的影响，在以后研究分析中应该给予重视。     

杭州湾跨海大桥风载内力试验及计算方法

介绍了杭州湾跨海大桥全桥气弹模型风洞试验中静风和抖振内力测量方法，探讨了斜拉桥静风内力的计算方法，采用考虑桥塔风效应的抖振时域分析方法计算出大跨斜拉桥的抖振内力，静风响应分析采用风洞实测平均风速剖面指数，抖振响应分析也采用风洞实测的紊流风速谱和空间相关性，并分别与风洞试验结果进行了对比．计算值与试验值吻合较好．分析比较结果表明，斜拉索的风荷载计算模式对静风内力影响较大，考虑桥塔风效应将会显著增加桥塔的横向抖振内力．     

香港汀九大桥抖振响应时程分析

分析紊流风引起香港汀九大跨度斜拉桥的抖振响应。该斜拉桥是三塔四跨结构,位于台风地区。在分析中我们把紊流风化为一系列沿主梁轴线作用的速度时程点,然后把抖振力表示为一系列沿主梁轴线分布并作用在主梁上的荷载时程点,所有时程点实际上都是多维互相关随机过程,而自激力则由脉冲响应函数与主梁位移的卷积给出。本文编制了在时域中分析紊流风引起结构抖振的三维非线性有限元程序,把该三塔四跨四索面双桥面斜拉桥简化为一个空     

大跨度桥梁耦合抖振分析的有限元正交组合方法

基于结构的固有模态坐标，提出了用于大跨度桥梁耦合抖振响应分析的 有限元正交组合（complete quadratic combination,CQC)方法。在合理假设基础上，推导出桥梁结构的节点等效气动抖振力公式。结合有限元方法和随机振动理论，给 出了桥梁结构节点位移和单元内力功率谱密度和方差响应的计算方法。该方法可以考虑自然风的任意风谱和空间相关性以及结构抖振响应的多模态耦合效应，且计算效率较高。     

独塔斜拉桥施工阶段抖振响应及抑振分析

针对斜拉桥在最大双悬臂阶段的风致振动响应问题,通过考虑气动导纳和气动弹性效应对基于准定常理论的抖振力和自激力表达式进行了修正,并用谐波合成法模拟得到了具有空间相关性的脉动风荷载样本,继而对金马大桥在最大双悬臂阶段的抖振响应进行了分析,并对风载内力和人体舒适度进行了评价。结果表明,该桥的抖振响应对施工人员影响较小。同时,分析表明增设抗风临时拉索是一种简单有效的抑振措施。     

不同抗风索措施对大跨度三主桁钢桁拱桥最大单悬臂施工状态抖振响应的影响

为保证施工人员以及桥梁结构的安全,将施工期大跨度钢桁拱桥的抖振位移降低至工程可以接受的范围内,以一座处于沿海强风区的施工期大跨度三主桁钢桁拱拱桥为工程背景,依据大桥施工期面临的不利条件选取最大单悬臂施工状态作为抗风研究工况,通过谐波合成法生成三维脉动风场,基于ANSYS建立最大单悬臂施工状态的桥梁结构有限元模型.开展三...     

模态间气动耦合效应对桥梁抖振的影响

对桥梁抖振的分析传统上均采用单模态叠加SRSS法,但随着桥梁的长大化,模态间气动耦合效应的影响越来越大,在分析中必须加以考虑．有鉴于此,文中采用Scanlan多模态耦合抖振理论,以2自由度弯扭耦合系统为研究对象,通过定义系统的10种不同的传递函数并考察系统传递函数随风速的变化规律,对模态间气动耦合效应进行进一步的研究,揭示了模态间气动耦合的机理和本质．