大跨悬索桥结冰后的非线性静风稳定性

以某冻雨地区的悬索桥为工程背景,在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上,采用内外两重迭代相结合的方法,利用ANSYS的编程语言APDL编制了静风非线性分析程序.对悬索桥结冰前后的动力特性进行分析,研究结冰的质量对悬索桥施工及成桥阶段的影响.利用编制的非线性静风分析程序,对悬索桥只有主缆结冰、只有加劲梁结冰和全部结冰...     

千米级斜拉桥空气动力学问题

以苏通大桥为背景,对超大跨径斜拉桥的空气动力学问题进行了研究,着重讨论了超大跨径斜拉桥的动力特性、风荷载、基于气弹模型的颤振导数识别、结构体系以及涡激振动特性等一系列问题。研究结果表明,考虑侧向风荷载作用下斜拉索的非线性效应之后,全桥结构的竖向刚度有折减现象。同时发现Fixed-Fixed体系是解决顺桥向风荷载的有效途径,还提出了基于气弹模型的颤振导数识别方法,并就斜拉桥的涡激振动和雷诺数效应进行了探讨。     

哪吒大桥颤振稳定性验算分析

桥梁结构的颤振是扭转发散振动或弯扭耦合的发散振动,是一种气动弹性不稳定现象,并可能造成灾难性后果,在工程设计中必须充分重视。本文以四川省江油市哪吒大桥为研究对象,详细阐述了悬索桥颤振稳定性验算的方法及过程。文章计算结果已为该桥设计提供依据,对同类桥梁的颤振稳定性分析也具有重要的参考价值。     

悬索桥静风扭转发散的影响因素研究

基于索-梁体系广义模型揭示了主缆系统刚度退化是导致大跨度悬索桥静风扭转发散的主要原因.研究了主缆和桥塔的变形对悬索桥刚度退化的影响.理论分析表明,主缆的竖向运动对系统的扭转刚度影响至关重要,当任何一条主缆向上的竖向位移足够大时,主缆将处于松弛状态,进而导致系统的扭转刚度急剧下降.因此,主缆竖向运动引起的刚度退化是大跨度悬索桥发生静风扭转发散的关键原因.本文的研究还表明主缆的侧向位移和两座桥塔塔顶之间沿桥轴方向的相对变位对主缆的刚度退化起延缓作用,从而提高临界竖向位移.此外,紊流对扭转发散的影响不容忽视,紊流明显降低了桥梁结构的静风扭转稳定性.本文的理论成果可以尝试性地解释西堠门大桥非线性有限元分析的数值结果.     

内倾式双主缆悬索桥动力特性及颤振性能研究

通过减小主跨为1 708m悬索桥的主缆间距,分析了内倾式双主缆体系的动力特性和颤振性能.动力特性计算发现:减小主缆间距,能在维持竖弯基频的基础上有效提高扭转基频;附加的侧弯-扭转耦合振型在两个自由度上的等效质量均较小,且频率介于竖弯、扭转基频之间.为说明该振型的侧弯-扭转强耦合效应对颤振稳定性的影响,分别基于二维两自由度和三维全自由度状态空间方法对比分析了颤振性能.二维结果显示,小主缆间距时侧弯-扭转耦合振型较常规纯扭振型对颤振更不利;三维分析显示,主缆间距较小时,上述耦合振型参与程度较高,反之,纯扭振型参与较多,同时第二阶竖弯振型作用明显.结果表明:内倾式双主缆体系悬索桥的颤振稳定性受多振型影响,传统二维两自由度分析结果可能不安全,有必要进行三维全自由度颤振分析.     

自锚式悬索桥加劲梁颤振特性的CFD研究

采用任意拉格朗日-欧拉描述法、二阶Projection格式和有限体积空间离散方法,求解运动刚性桥梁断面绕流场得到气动力,由CFD(Computational Fluid Dynamics)输入和输出通过系统识别得到颤振导数．应用该方法进行了长沙湘江三汊矶自锚式悬索桥加劲梁颤振导数的识别,得到的颤振导数与节段模型风洞试验结果的一致性,证明了本文方法的正确性．     

抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性研究

对斜拉式抗风缆的不同张拉力以及不同锚固形式进行比较,考察了抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性.用简支弹性梁的Rayleigh方法和有限元计算频率的变化趋势,并在同济大学TJ-3建筑风洞中进行全桥气弹模型试验.结果表明,仅在中跨施加抗风缆就能显著提高桥梁结构的固有频率,但需注意抗风缆在悬索桥主缆上的锚固位置,这由于某些锚固位置有可能在施工的一些阶段引发更差的桥梁气动性能,建议在施加抗风缆颤振控制措施前先进行风洞试验研究.     

大跨自锚式悬索桥颤振稳定性的敏感性分析

基于桥梁多振型耦合的气弹性理论,建立了基于特征值问题的气动参数敏感性分析方法,并结合目前国内最大跨度的独塔和双塔自锚式悬索桥的风洞试验资料,分别探讨截面形状、气动阻尼、模态耦合、颤振导数等对桥梁气动性能的影响.分析结果表明:对于具有扁平流线型钢箱梁的自锚式悬索桥,其颤振临界风速的计算结果比较接近于薄平板,且绝大部分能量都集中到扭转振型上,表明对颤振发生起主导作用的是扭转模态;结构阻尼的增加在一定范围内对抑制结构响应所起的作用明显.以上特点表明自锚式悬索桥的空气动力性能与斜拉桥更为接近.     

基于Fluent软件采用分离状态法识别薄平板颤振导数

通过在Fluent软件所提供的宏中嵌入纽曼克方程,对网格进行驱动,来实现流固耦合。采用自由振动法中的分离状态法识别颤振导数,识别颤振导数所需模态参数,根据IDT时域法编制MATLAB程序进行识别。以薄平板为研究对象,采用分离状态法对薄平板的颤振导数进行识别,并将分离状态法识别的颤振导数与强迫振动识别的颤振导数和理想平板的Theodorson颤振导数理论解进行对比。经比较表明,分离状态法和强迫振动法识别颤振导数、理想平板颤振导数理论解的差别性较小,从而验证了分离状态法识别颤振导数的准确性和可行性。     

紊流对桥梁颤振特性影响的实验研究

以常用的钝头形和近流线形两种桥梁断面为对象,通过在不同紊流强度的均匀格栅紊流下的节段模型风洞实验,研究了紊流强度对桥梁颤振导数及颤振临界风速的影响。     

非线性变形效应对大跨自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响

为分析由桥梁在风荷载作用下产生的变形而引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应对大跨径自锚式斜拉-悬索桥颤振的影响,基于结构的变形后状态,充分考虑结构变形引起的非线性效应,建立大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序.结合大连湾跨海自锚式斜拉-悬索桥进行颤振分析,揭示结构变形产生的非线性效应对大跨径自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响程度和机理.分析结果表明,该方法是可行的,程序是可靠的.     

拱塔斜拉桥静风稳定性分析

随着斜拉桥跨径的日益增大,全桥结构也变得更柔,因此斜拉桥存在静风失稳的可能.该文采用增量与内外两重迭代相结合的方法,综合考虑静风荷载与结构非线性影响,对某拱塔斜拉桥进行了静风稳定性全过程分析.     

斜拉桥非线性静风稳定性分析

文章综合考虑静风荷载与大跨度斜拉桥几何非线性影响,采用有限元方法,建立了大跨度斜拉桥非线性静风稳定性分析的有限元方程;采用增量法与内外两重迭代相结合的方法,利用ANSYS中参数化语言(APDL)编写了计算程序,对拱塔斜拉桥进行了非线性静风稳定性全过程分析;通过数值算例探讨了梁的位移随风速变化的情况以及初始风攻角对大跨度...     

自锚式悬索桥的抗震性能影响研究

以某自锚式悬索桥为例,建立了空间杆系有限元计算模型,研究了该桥在隔震前和隔震后的动力特性及地震响应特征.研究结果表明,隔震后结构自振周期明显增大,主塔处桥墩和加劲梁的内力减震效果非常显著,同时伴随着吊索索力增大.文章研究成果可供工程实践参考.     

基于小波变换的台风激励下千米级斜拉桥模态参数识别

为了给大跨桥梁结构损伤识别和安全性评价提供现实依据,采用小波变换(WT)方法进行千米级斜拉桥的模态参数识别研究.以"海葵"台风激励下的苏通大桥为研究对象,基于结构健康监测系统(SHMS)采集的数据,采用WT方法共识别出包括频率和阻尼比在内的主梁前4阶竖弯模态参数、前2阶扭转模态参数和第1阶侧弯模态参数,并将结果与相关文献提供的模态参数进行对比;在此基础上研究了海葵台风期间该桥主梁模态参数的全过程变化情况.结果表明:基于WT的模态参数识别方法稳定可靠;随着时间的变化,主梁各阶模态频率均较稳定,而模态阻尼比的波动则较明显.     

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.     

南盘江悬索桥加固设计

为寻求一种切实可行、经济节省并且不破坏原悬索桥结构的加固设计方案,对南盘江悬索桥加固设计方案进行分析,采用有限元软件进行了大量的加固措施的研究计算,提出了基于"斜拉悬吊组合体系"的加固方案,以及粘贴钢板补强法和体外预应力加固措施。结果表明:此加固方案有效地提高了原桥的强度、刚度以及稳定性。该加固方案的提出,不仅使得南盘江悬索桥得到了加固,同时对同类桥梁的加固维修具有参考意义。     

悬索桥空缆线形分析

文章系统地阐述了悬索桥空缆状态线形分析的数值分析法和非线性有限元分析法。通过对不同跨径悬索桥的分析,得出将数值分析法和非线性有限元法相结合的方法,既能快速求出悬索桥的空缆线形,又能在精度上满足工程要求。     

大跨度CFRP缆索悬索桥的静力性能

基于分段悬链线法和通用有限元程序,提出了一套悬索桥静力性能分析的方法和步骤,并利用该方法对主跨为2 000~5 000 m的悬索桥静力性能进行了对比研究,验证了CFRP缆索悬索桥的静力优势和可行性。针对此类桥型刚度较小的缺点,对跨径为2 000 m的CFRP缆索悬索桥的刚度性能进行了参数分析,考虑的设计参数包括：桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣。最后提出了改善结构刚度设计的建议。