考虑全桥耦合的大跨斜拉桥抖振内力分析

同时考虑作用在斜拉桥主梁、索塔以及斜拉索上的气弹自激力、抖振力和各构件相互之间以及各阶模态之间的耦合效应，基于随机振动的高效算法——虚拟激励法，给出了直接应用随机振动方法计算大跨斜拉桥抖振内力响应的分析过程，以某大跨斜拉桥为例进行了多工况抖振内力分析，结果表明：作用在索塔以及斜拉索上的气弹自激力和抖振力使结构与侧向运动有关的内力普遍增大；高阶模态的参与可能使结构各方向的内力显著增大，因此必须确保足够数量的参振模态。     

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.     

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.     

大跨度钢箱梁斜拉桥施工过程风致抖振时域分析及抗风措施

以杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥为背景,采用ANSYS有限元分析软件对其施工中最大双悬臂及最大单悬臂状态进行了风致抖振响应时域分析.采用谐波合成法进行了随机风场模拟,对塔、梁和索承受的风荷载分别进行了简化,并给出了静风力、抖振力和自激力的时域表达式及自激力在ANSYS中的实现方法;采用“鱼骨式”模型作为斜拉桥主梁的计算模型,分析考虑了结构的几何、气动非线性.分析结果表明:在施工阶段设计风荷载下,主梁悬臂端及塔顶处位移响应较小,风荷载效应与恒载效应组合后,塔根部截面最大拉应力为0.707 MPa;根据抖振响应分析结果和其他因素综合考虑,对杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥提出了施工过程中有效可行的抗风措施.     

索膜结构考虑风与结构耦合作用的抖振响应

考虑风与膜结构的耦合作用,研究索膜结构在顺风向和垂直向风作用下的抖振响应规律及特性.采用时程分析法,在结构的运动微分方程中利用风与结构之间的相对速度来考虑风与膜结构的耦合作用,采用逐步积分法在每一时间步内求解方程,并用该方法得到索膜结构的抖振响应规律以及耦合作用对膜结构抖振的影响规律.研究表明:索膜结构的耦合作用抑制了结构的抖振响应,风与结构耦合作用的大小与结构的振动速度有关.     

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．     

斜拉桥抖振分析中计入背景分量的实用方法

在大跨桥梁的拌振分析中，通常采用的是Ｓｃａｎｌａｎ颤拌振分析方法，这一方法只考虑了共振响应、而忽略了背景响应，最近的研究表明背景分量在某些情况下可能占有较大比重，因此考虑背景响应具有一定的必要性，在对背景分量进行详细分析和大量计算的基础上，拟合出包括各种影响参数的适合于斜拉桥竖向抖振背景响应修正的计算公式，可以在斜拉桥竖向抖振计算中方便地计入背景响应。     

风荷载作用下斜拉桥概率有限元分析

随着桥梁跨径的增大,风对桥梁结构的作用也越来越重要,而桥梁结构的抗风性能评价涉及到许多不确定性因素:设计风速、结构几何物理参数以及风与结构的相互作用的不确定性等。从结构几何特性以及三分力系数两个方面来讨论不确定性参数对结构静力抗风性能的影响,利用MonteCarlo数值模拟与有限元相结合的方法进行参数不确定性分析,并得到影响关键截面响应的敏感性参数;利用抖振反应谱理论计算了长江上某拟建公路大桥在成桥状态的抖振响应,同时考虑静风、脉动风作用,利用一次二阶矩(First OrderSecond Moment,FORM)方法计算主梁跨中截面可靠度指标。     

A Method in Mixed Frequency time domain for Fatigue Life Estimation of Steel Girders of Cable stayed Bridges Due to Buffeting

发展了斜拉桥钢主梁抖振疲劳寿命的混合时－频域方法．在本方法中,首先建立了桥面处的风速风向概率密度函数,导出的应力谱因其包括背景分量而不再是窄带谱．据应力谱模拟出了疲劳应力的时间历程,并用雨流计数法统计了其幅值特性．基于修正的Ｍｉｎｅｒ定理导出了考虑风速风向作用的桥梁主梁抖振疲劳寿命的估算公式,并用此分析了杨浦大桥钢主梁的抖振疲劳寿命．结果表明,风向对抖振疲劳寿命有很大影响;杨浦大桥主梁的疲劳寿命远大于设计寿命．     

独塔单索面斜拉桥节段模型风洞试验与计算分析

以某主跨为136 m独塔单索面斜拉桥为工程背景,进行了该桥主梁节段模型测振及测力风洞试验,并在试验的基础上进行了风荷载计算和抖振响应计算.试验与计算结果表明:最大双悬臂状态和成桥状态在设计风速范围内发生了一些小幅涡振现象,但该桥涡振振幅满足规范要求;桥梁最大双悬臂状态和成桥状态颤振临界风速远大于颤振检验风速,大桥具有足够的颤振稳定性.     

高风速区钢箱梁桥施工过程抗风稳定性分析

 对大跨度钢箱连续梁桥施工过程最大悬臂状态进行非线性气动稳定性分析.提出基于风荷载非线性及结构几何非线性的气动稳定性分析理论.以某跨海大桥为工程背景,进行静风效应及风致抖振效应计算,明确钢箱梁最大悬臂状态位移响应均方根最大值,并以结构一期恒载作用下的位移为初始缺陷,静风力与抖振力作为荷载进行主梁最大悬臂状态非线性气动稳定性验算.结果表明,随着桥位处风速的增加,主梁悬臂端和跨中水平及竖向位移均呈现非线性增长趋势;结构的位移响应随着风攻角的正负变化而产生变化,风荷载的影响不容忽视.由于主梁刚度较大,在120 m·s^-1风速范围内并没有出现失稳临界状态,但悬臂端水平及竖向位移变化幅度较大,为了保证人员安全及合龙顺利进行,提出3 种抗风措施.     

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．     

虚拟激励法在香港青马悬索桥抖振分析中的应用(英)

青马悬索桥是香港新机场建设的中心工程,它对将新机场与香港岛和九龙的繁华商业区相连接起着关键作用．表述了一个全新的抖振分析方法,并利用这种方法对青马桥的抖振响应作了全面的研究．有限元理论和随机振动虚拟激励法相结合是新方法的主要特点．这种方法可以考虑振型间的耦合、结构不同部分间的相互作用、风场的非均匀性以及非均匀的结构性质等多种因素;同时由于使用了虚拟激励法使计算量降低到适合于常规工程分析的水平．这种抖振分析方法是通用的,可以推广到类似问题的求解．最后给出了青马桥的抖振分析结果并与传统方法进行了比较．     

钢桥塔与塔吊联合体系抖振响应试验研究

研究了自立状态钢桥塔与塔吊组成的联合体系的抖振性能及塔吊对钢桥塔抖振响应的影响.通过钢桥塔与塔吊共同作用的联合气弹模型风洞试验与自立状态桥塔气弹模型风洞试验,识别出了两种体系的模态参数并获得了不同风速及不同风偏角下两种体系的抖振响应,对风速与风偏角的影响规律进行了总结与比较,对比研究了联合体系中塔吊与桥塔在顺桥向、横桥向的振动响应差异.结果表明,钢桥塔与塔吊的风致抖振位移响应均值可以近似表示为风速的二次函数,位移响应均方差则表现出一定的波动性,塔吊会显著减小钢桥塔抖振位移响应的均值与均方差,钢桥塔与塔吊风致抖振响应存在明显的风偏角效应,塔吊的局部振动效应使得顺桥向塔吊位移相对桥塔位移存在明显的放大效应,而横桥向存在一定的缩小效应.     

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。     

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。     

流线型主梁断面的气动导纳互谱识别

气动导纳是描述大跨度桥梁断面抖振气动力的关键环节,现存的各种导纳函数识别方法以及经典的Sears函数均与试验结果存在着不小的误差。本研究摈弃相关的假定,引入了考虑六个导纳的互谱识别方法,对于流线型主梁的典型断面进行了气动导纳识别,并分析了栏杆、紊流度、攻角等对识别结果的影响。