大跨度斜拉桥拉索参数振动研究

针对大跨度斜拉桥拉索的参数振动问题,利用三主梁建立模型的有限元方法计算三塔斜拉桥动力特性,并计算单根拉索动力特性。通过频率比较得出易于发生参数振动的拉索。取两个典型长索进行分析,通过有限元和数值积分两种方法比较讨论各种因素(激励频率、激励振幅、阻尼)对索参数振动的影响。结果表明:当索频率和全桥频率成一定比率时,极易发生大幅度参数振动,对桥梁的使用和安全有不利影响。     

斜拉桥双索与桥面耦合的非线性参数振动特性分析

考虑斜拉索几何非线性的影响,以及桥面运动而引起的拉索内力变化,基于牛顿定律,推导了斜拉桥双索与桥面耦合的非线性振动方程．运用Galerkin方法将非线性偏微分方程转化为关于时间的二阶常微分方程．利用多尺度法时系统进行摄动分析,发现系统存在许多参数共振形式,并针对其中一种参数共振,数值分析了双索在振动过程中的相互影响．结果表明：只变动其中一根索的参数,另一根索的运动特性会受到较大影响．这说明索一索的间接耦合作用不容忽视．     

斜拉桥拉索静力构形分析

从斜拉桥拉索微段的静力平衡方程出发，推导了不考虑拉索弹性和考虑弹性两种情况下拉索的悬链线构形以及索张力等静力参数的解析式，在此基础上作了一定的近似得到拉索的抛物线解．抛物线解无需忽略拉索重力弦向分力的影响就可以求得拉索的各静力参数，使用方便无需迭代求解．算例证明了用抛物线来代替悬链线精度较高，足以满足工程设计以及拉索静力分析中的计算要求。     

斜拉桥塔-索-桥面连续耦合振动模型及其影响因素分析

针对端部激励下大跨度斜拉桥主塔、拉索与桥面梁协同振动问题,考虑拉索的初始垂度、倾角、阻尼及拉索重力弦向分力影响,引入拉索的高精度抛物线形,建立桥塔-拉索-桥面连续耦合非线性振动精细化模型,推导结构系统在桥面和索塔激励作用下的非线性振动方程,研究塔-索-桥面梁结构系统面内振动特性,并编制程序分析桥面与拉索频率比、桥面激励幅值、索力、拉索阻尼及拉索倾角对拉索振动特性的影响规律。结果表明:桥面梁与拉索频率比是系统发生大幅振动的直接诱因,其频率比为有理数时,系统将发生大幅振动,频率比接近2时将激发大幅主参数共振;桥面激励幅值和索力对拉索振动特性影响较大,拉索振幅随桥面激励幅值的增加呈非线性增加,随索力的增加呈先急剧减小,后趋于稳定;索的振幅随拉索阻尼增加而减小,但是减小幅度有限;实际工程中,拉索倾角对斜拉索振动影响较小。     

斜拉桥拉索风雨激振控制的试验研究

斜拉桥拉索因其柔度大、质量小、阻尼低的特点，在风雨共同作用下易发生大幅振动，对斜拉桥的危害极为严重．目前，对拉索进行表面形状处理的方法被认为是较为有效的风振控制措施．为此在模拟人工降雨条件下，进行了拉索风雨激振和气动控制措施的风洞试验，研究了多种参数对拉索风雨激振特性的影响，特别研究了降低拉索风雨激振的螺旋线方法．实验结果表明，适当设计螺旋线的高度和螺距可消除拉索的风雨激振．     

斜拉桥拉索的振动及控制现场试验

对钱塘江三桥 1 5号斜拉索进行了振动及被动控制测试 ,用频响函数非线性拟合方法得到了斜拉索的振动频率及等效模态阻尼比。依据测试分析结果提出了斜拉桥拉索的振动特性及被动油阻尼器控制存在的不足。     

超长斜拉索的参数振动

研究了斜拉桥中拉索的参数振动,利用三维有限元模型计算了苏通大桥的全桥动力特性和单根拉索的动力特性,得出了可能发生参数振动的拉索;分析参数振动时,取单根索模型(索端受随时间变化的位移激励);计算了在同一激励下不同拉索的响应;对与主梁成一定频率匹配关系的斜拉索进行分析;讨论了各种因素(阻尼、激励幅值、激励频率)对参数振动的影响;指出在一定条件下,拉索可能由于桥面振动的激发而发生参数振动,对桥梁的安全性带来不利影响.在大跨桥梁中,由于拉索和主梁的低频特性,非常有可能发生参数振动.这意味着在大跨斜拉桥设计中出现一个新的研究趋势.     

斜拉桥热挤聚乙烯拉索

按照JT/T6-94"斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件"和CJ3058-1996"塑料护套半平行钢丝拉索"标准要求,生产了PES7-121、PES7-85等规格的斜拉索,原料钢丝的强度为1670MPa.     

桥面火灾条件下斜拉桥拉索及全桥结构的安全性能

针对日益受到关注的桥梁火灾风险问题,以一座大跨斜拉桥为研究对象,进行性能化抗火分析.首先进行火灾危险源分析,设置了3种桥面火灾场景;通过FDS模拟获得了不同场景下的火场温度,并与ISO834升温曲线进行比较;分别通过FDS火灾场和ISO834升温曲线得到了两种情况下的拉索温度,并结合屈服强度变化规律进行了拉索失效分析;最后对全桥安全性能进行了评估.结果表明:基于FDS模拟的火场温度总体上低于ISO834曲线温度,在最不利条件下最多可致3根拉索断裂;火灾对斜拉桥整体安全性能的影响有限,但会削弱桥梁的使用功能,应采取必要的防范措施以减小火灾损失.     

MR阻尼器对拉索振动控制的研究

在磁流变(magnetorheologic简称MR)阻尼器力学特性试验的基础上,建立了能够很好地描述MR阻尼器非线性滞回特性的非线性参数模型,该模型由一个改进的Bingham模型和一个非线性弹簧单元串联而成。对MR阻尼器-拉索系统编写了非线性有限元动力分析程序,以一根实际的拉索为例,计算了MR阻尼器不同参数时对拉索的减振效果,计算结果与试验结果吻合。有限元计算结果表明:优化阻尼力随拉索频率的降低而提高;随着拉索振动幅度的减小,拉索减振的最优阻尼力减小。     

不变形预张力在斜拉桥设计中的应用

基于不变形预张力的基本概念,建立了斜拉桥成桥状态的多目标、多约束的优化模型,并通过有限元程序求解成桥索力.该方法的优点是在施加不变形预张力时不切断索,这正符合了施工过程中张拉的实际情况;在索力设计中,将控制目标直接选为多个节点的位移和控制截面的内力,从而使控制目标值达到和接近了设计者的期望水准.实例表明,该方法是有效的,便于实际工程的应用.     

大跨度斜拉桥拉索分段模拟对动力特性的影响

为反映斜拉桥拉索本身和桥梁的相互耦合的动力特性,将单根拉索用多根索单元分段精细模拟,考虑拉索本身振动对传统的单梁式斜拉桥的整体动力特性计算结果的影响,同时还提出一个考虑拉索分段但忽略拉索本身振动的分析模型,并对三种模型的分析结果进行了比较,最后用一个风洞试验的气弹模型对动力特性进行了校核.     

用索梁活载比界定矮塔斜拉桥的方法

针对斜拉桥和矮塔斜拉桥的特点,研究了均布荷载作用下索梁的荷载响应,提出索梁活载比概念,并推导出计算公式,比较了该公式和有限元计算结果.结合国内已建斜拉桥和矮塔斜拉桥,提出按索梁活载比来界定斜拉桥和矮塔斜拉桥.研究表明,索梁活载响应能表征结构特性,对于研究其力学行为很有意义.     

斜拉索风雨激振面内运动的非线性分析

为深入研究斜拉索风雨激振面内的运动特性,依据弹性力学和气动弹性理论建立了连续斜拉索风雨激振面内非线性振动方程,利用伽辽金方法将偏微分方程转化为常微分方程.借助多尺度法得到面内一阶振动方程的平均方程和定常解,利用奇异性理论对系统进行分岔分析,确定了系统在零平衡点附近发生Hopf分岔对应的风速以及拉索发生风雨激振时对应的水线频率的范围.对拉索前四阶模态的振幅进行了数值模拟,考察了拉索以第一阶模态振动时风速、结构阻尼比等系统参数对拉索振幅的影响.研究表明,连续面内振动方程更能体现斜拉索风雨激振完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为.     

斜拉桥拉索风雨激振的机理研究

进行了粘贴人工水线的斜拉桥拉索模型的风洞试验,并给出了效果;建立了拉索风雨激振的力学模型,并分析了拉索风雨激振的动力特性和各个参数的影响。     

斜拉桥拉索的风雨激励振动特性

针对干燥气候下的稳定拉索在风雨共同作用下产生大幅振荡这一现象，运用弹性力学和空气动力学理论，考虑索的垂度、大位移引起的几何非线性及风雨和拉索的相互作用等因素，建立了拉索的非线性动力学方程组，采用Runge-Kutta法对方程组进行数值计算，分析了系统的非线性动力学特性，得到了在不同相关参数下拉索的跨中位移幅值曲线．结果表明，拉索的风雨激振主要与风速、风速偏航角、水线的平衡位置及密度比等因素有关．密度比是主要影响因素，拉索幅值随密度比的增大而增大，而拉索的垂度、大位移而引起的几何非线性对拉索风雨激振的影响较小．理论结果与Hikami试验结果基本吻合。     

Aerostatic Stability of Long-Span Cable-Stayed Bridges: Parametric Study

The increasing span of cable-stayed bridges has focused more attention on the aerostatic stability of the design and construction of such bridges. This paper presents a new method to analyze the nonlinear aerostatic stability of cable-stayed bridges including all three components of the wind load and the geometric nonlinearity. The analysis was used to investigate the effects of the wind angle of incidence, the wind load of individual bridge elements, the sagging of cable elements, the changes of tower height and the changes of side span length on the aerostatic stability of cable-stayed bridges. The results show that the wind angle of incidence and the wind loads on the cables have an important effect on the aerostatic stability of cable-stayed bridges.     

斜拉桥索力优化实用方法

合理确定成桥索力是斜拉桥设计中一项十分重要的工作,而目前设计实践中对此存在不同认识.对现有斜拉桥索力优化理论进行评述,认为索力优化的影响矩阵法在理论上最为完善.为便于在设计实践中推广,基于索力优化的影响矩阵法原理,提出一种斜拉桥成桥索力优化的实用方法,并从理论上加以证明,实践上得到检验.实用方法可以方便地进行斜拉桥成桥索力优化,并能实现多种优化方案比选,尤其适用于初步设计阶段.