斜拉桥拉索风雨激振的理论分析

讨论了风雨激振产生和发展的机理。通过建立拉索风雨激振的运动方程，运用数值计算讨论了风雨激振中有关空气密度、阻力、风速、水线平衡位置、拉索与水线固有频率、水线质量和粘附力的7个量纲为1的参数对系统运动中的作用，然后作了运动的水线两种情况下拉索振幅的比较，最后将计算结果与Hikami所做的风洞试验结果作分析比较。     

基于损伤分析的斜拉索监测传感器布设研究

斜拉桥拉索锈蚀乃至断丝将使拉索受力面积变小、应力增加,周边拉索索力重新分布,主梁结构内力状态也随之改变。现阶段斜拉索监测传感器布设大多集中于振动大的长索和拉力大的短索,未考虑拉索锈蚀对桥梁结构产生的影响。本文以某双塔斜拉桥为例,建立有限元模型并进行力学分析,通过模拟拉索锈蚀,分析拉索损伤对周边拉索索力及主梁位移造成的影响,并以此确定损伤较为敏感的拉索。研究表明,在敏感拉索处布置传感器,能反映拉索锈蚀对系统产生的影响,是桥梁健康监测系统的重要组成部分。     

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.     

带垂度水平索-桥耦合面内参数振动

考虑拉索垂度,建立了水平索-桥系统的面内参数振动运动方程.采用分离变量法描述拉索的横向位移,并取拉索的前两阶模态,用Galerkin方法得到拉索二阶广义坐标运动方程;同时,建立桥面等效质量块的运动微分方程.在此基础上,采用多尺度方法,导出了运动方程的理论解.以南京长江二桥A20拉索为研究对象对拉索响应进行了数值求解,分析了主要参数对拉索响应的影响,并对理论解进行了验证.     

斜拉网格结构的风振响应分析

在简要介绍脉动风荷载的生成及拉索的多单元有限元模型的基础上,采用随机振动的动力时程法计算某斜拉网格结构的风振响应,并进行了参数分析。计算结果表明,与无拉索的网格结构相比,斜拉网格结构的脉动响应较小。在斜拉网格中考虑拉索本身风振与不考虑拉索本身风振,结构的风振响应差别较小。拉索的脉动响应主要与其所处的位置有关。     

考虑参激振动的折线型立体桁架拱动力响应分析

研究了拉索预应力折线型立体桁架拱中的拉索参激振动问题,使用ANSYS软件建立预应力拱有限元模型,分析了结构中拉索发生参激振动的可能性,采用非线性时程分析方法研究了结构在简谐加速度激励和地震作用下的动力响应,以及桁架拱拉索发生参激振动的诱发机制,考察了预拉力、激励幅值对拉索振动的影响.研究结果表明:激励幅值一定,简谐激励频率与拱内侧拉索自振频率成2.05:1关系时,将激发拉索的参激振动,拉索振幅较未发生参激振动时增加了约63倍,拱节点位移及杆件内力均有部分增加;地震波频率集中于拉索发生参激振动的频率范围时拉索有较大响应.为保证预应力巨型网格结构在地震作用下的安全使用,需考虑拉索参激振动对结构的影响.     

考虑拉索锈蚀与松弛的弦支筒壳结构可靠性分析

针对弦支筒壳结构中因拉索的锈蚀和松弛而引起的拉索预应力损失问题,基于可靠度理论,采用大型有限元分析软件ANSYS中的PDS模块对弦支筒壳结构进行了正常使用极限状态下拉索的可靠性分析.选取预应力损失对其影响较大的中部拉索进行锈蚀与松弛的模拟,通过使拉索横截面积和预应力呈百分比递减,分别模拟了单根和多根拉索的锈蚀与松弛.得到不同位置处拉索的可靠度指标根据输出的不同位置处的可靠度指标及其变化趋势,并据此得出拉索的锈蚀对结构可靠度的影响有一定的缓冲,松弛对结构可靠度的影响呈线性相关等结论.     

基于响应功率谱灵敏度分析的幕墙拉索损伤检测

幕墙拉索是重要的工程构件,为解决幕墙拉索的损伤检测问题,从弦的强迫振动方程出发,建立了其相应的有限元运动方程。将幕墙拉索的局部损伤模拟为弦单元面积的减少,利用随机振动的虚拟激励法,得到平稳随机激励下结构响应的功率谱密度函数对弦单元面积的灵敏度,采用有限元模型修正实现幕墙拉索的损伤识别。数值算例表明,仅利用有限的几个传感器的频域数据,就能够较好地识别幕墙拉索损伤,并且对模拟的人工噪声不敏感,具有一定的工程实用前景。     

CWGD250型擦窗机吊臂的优化设计与结构分析

目的分析CWGD250型擦窗机吊臂结构自重及稳定性,提出拉索式吊臂结构解决臂架过重以及臂身稳定性不够的问题.方法运用现代三维设计软件对比分析了擦窗机传统吊臂与拉索式吊臂的两种结构模型,并将模型导入到有限元计算软件中.选取擦窗机特定工况,考虑动载系数及风载荷对擦窗机的影响,计算分析拉索式吊臂结构和传统结构的静力学性能.结果在考虑动载系数及风载荷工况下,计算结果中拉索式吊臂的最大挠度为61.59 mm,传统结构的最大挠度为177.11 mm,两种形式的最大挠度均出现在前端与旋转吊臂相连接的位置.拉索式吊臂的最大应力为273.08 M Pa,出现在前部拉索的中间段;而传统结构的最大应力为303.41 M Pa,集中作用在吊臂的回转支撑连接处;对比得到传统吊臂的自重310 kg是拉索式吊臂280 kg的1.1倍.结论擦窗机拉索式吊臂结构在提升臂架强度及稳定性的情况下,降低了整机的自重,经验证拉索式结构在擦窗机吊臂应用中具备可行性,为优化擦窗机的设计提供了参考.     

考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析

采用阶段临界强度分枝-约界法对一座斜拉桥模型进行了主要失效模式的搜索,分析了拉索抗力衰减及拉索破断情形下系统主要失效模式和系统可靠度的变化情况.结果表明:未出现断索情形时,结构系统主要失效模式间的相关性很高,但在有拉索破断后,主要失效模式间的相关性出现了明显分组特征;系统可靠度指标随着拉索抗力的衰减而逐渐降低,考虑拉索破断时,外索破断后剩余结构系统可靠度指标降低较多,得到了破断后对剩余结构系统可靠度影响最大的拉索位置,可为斜拉桥结构设计提供参考.     

考虑弯曲刚度的斜拉索内共振分析

根据Hamilton原理,推导了考虑弯曲刚度的斜拉索三维非线性动力学方程,利用边界条件约化为二维系统,然后运用多尺度法分析了斜拉索可能的内共振模式,并运用数值方法研究了弯曲刚度对内共振的影响.结果表明:弯曲刚度使斜拉索固有频率变大,从而使斜拉索发生内共振的条件向左偏移,导致了斜拉索内共振的幅值和拍频都变大.     

索结构风雨振局部分岔

索结构风雨振（RWIV）是索结构振动中最为强烈的一种．利用直接多尺度方法，对具有线性耦合的两个自由度索结构风雨振的模型进行了研究．根据消除永年项条件，得到了系统稳态非平凡解的分岔方程．利用奇异性理论进一步分析，得到系统余维3普适开折．借助Mathematica软件，对系统局部分岔行为进行研究，得到系统二维平面转迁集以及相应的局部分岔．研究表明，索结构风雨振系统中存在丰富的分岔现象．     

活载下悬索桥主缆变形特性

分别研究了悬索桥塔顶位移、主缆的弹性伸长及不平衡均布活载作用下的主缆的变形特性.研究了塔顶位移及主缆伸长与主缆垂度变化的关系,垂跨比越小,主缆垂度改变量越大,并给出了相应的解析式.通过能量守恒与主缆中力的平衡关系研究了使主缆产生最大竖向位移的均布荷载加载形式.研究表明,在假定主缆不可伸长的情况下,最不利加载并非为半跨加载,不平衡活载引起的最大挠度仅与恒活载之比及主缆垂度有关,并给出了相应的计算公式.根据实际工程建立有限元模型对上述公式进行了验证,结果与理论值符合良好.     

某无背索部分斜拉桥斜拉索索力控制研究

无背索部分斜拉桥中的斜拉索不但是一种造型,更是改善桥梁线形和调节主梁受力分布的关键构件,在施工过程中其索力的施加顺序和大小都需按照一定的程序进行,这样才能保证成桥之前梁体内力分布合理、成桥后索力施加得充分且不超限.借助于有限元软件对某无背索斜拉桥的斜拉索受力状况进行研究分析,以得到斜拉索在实际工程中的受力状态和分布规律,并用环境随机振动频率法进行索力的测量,从而控制索力的精确张拉和调整.     

自锚式悬索桥空间主缆线形的计算方法

基于空间分析模型,研究了自锚式悬索桥空间主缆线形的精确计算方法,根据主缆在吊杆之间的各索段在自重作用下呈悬链线,推导并研究了空间主缆在吊杆力作用下坐标的迭代计算方法.根据主缆空间线形及其理论交点,确定合理的鞍座位置,根据主缆无应力长度不变的原则,确定主缆的空缆线形.基于上述理论,以某空间缆索自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座位置、鞍座预偏量等,确定了该桥的合理成桥状态及空缆状态时的线形.算例分析表明:空间缆索自锚式悬索桥主缆线形计算方法是正确、可行的.     

基于极限状态法的钢桁梁公铁斜拉桥结构分析

 以某钢桁梁公铁斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法,计入几何非线性影响,进行基于极限状态法的斜拉索初应力计算及桥梁 结构特性的数值分析。提出基于极限状态法的计入主梁恒载增大系数的斜拉索初应力计算方法,计算了两组斜拉索初应力：不考虑 恒载增大系数和考虑恒载增大系数。进行该斜拉桥自振特性分析,以及两种极限状态下的静力特性分析：承载能力极限状态和正常 使用极限状态。讨论以极限状态法为基础的分析方法的有效性。研究结果表明：斜拉索初应力大小对钢桁梁斜拉桥主塔和主梁构件 静力响应的影响显著;以极限状态法为基础的考虑提高系数计算出的斜拉索初应力能使斜拉桥在外荷载作用下具有更加良好的结构 性能;按照承载能力极限状态法来进行大跨度钢桁梁公铁斜拉桥的设计和分析更经济合理。     

电缆桥架结构抗震可靠性分析

对电缆桥架结构抗震可靠性进行了理论与试验研究,根据可靠性理论建立了极限状态函数,利用ANSYS建立了电缆桥架参数化有限元模型,选用蒙特卡罗(Monte Carlo)法对电缆桥架进行抗震可靠性分析。模拟结果显示:在95%的置信度水平下,极限状态函数值大于零,失效概率接近0%。对参数敏感性进行分析,发现反应谱对电缆桥架结构可靠性影响较大,其他参数影响很小。对20个试验工况同一测点的位移进行了统计,并与可靠性模拟位移统计结果进行比较,得出两者的位移均值结果基本一致。说明运用此方法对电缆桥架进行抗震可靠性分析是可行的,可用于抗震设计分析,对电缆桥架设计具有参考价值。     

电缆车削剥皮过程理论分析与仿真模拟

为解决人工剥离电缆外皮效率低、精度差的问题,通过材料力学分析和有限元方法对电缆车削剥皮过程进行了理论模型构建和仿真模拟分析,研究了电缆车削剥皮过程中的变形规律,为一种机械车削中间剥皮方式提供理论依据并验证可行性。对电缆结构特性进行分析,建立了电缆几何模型。采用复合材料力学理论分析与均匀化方法,进行电缆力学模型建立及参数的求解。建立了影响车削剥皮质量的中间剥皮车削加工力学模型,研究影响剥皮质量的电缆弯曲与扭转变形力学特性规律,并进行了电缆线径、长度、切削位置因素显著性分析。分析了电缆绝缘外皮交联聚乙烯(cross-linked polyethyline, XLPE)切削加工特点、刀具几何参数与材料选择,求解出了XLPE的修正J-C本构模型,运用ABAQUS进行热力耦合切削数值模拟,研究了切削速度、切削深度与刀具角度对切削力、切削温度及切屑形态影响规律。结果表明：电缆线径对电缆弯曲和扭转变形均有较大影响,线径越大,产生的变形越小。长度和切削位置对线缆弯曲变形影响较大,对扭转变形影响不明显。电缆XLPE外皮切削有限元模拟结果清晰直观,切削速度、切削深度和刀具前角对XLPE外皮切削形态和切割温...     

斜拉桥拉索-桥面耦合振动分析

斜拉桥拉索固有阻尼低、刚度小,容易引起大幅振动.基于拉索振动理论,建立了单根拉索及拉索-桥面耦合振动的方程,分析了拉索振动对桥面的作用以及桥面振动引起的拉索振动.研究表明拉索的大幅振动将对桥面产生很大的作用力,而当满足参数共振条件时桥面微小的振动能引起拉索的大幅振动.图6,参8.     

单层平面索网点支式玻璃幕墙动力性能研究

考虑单层平面索网支承与幕墙玻璃之间的协同工作,建立结构体系的有限元模型,对有限元模型进行瞬态动力分析.通过有限元程序对索网幕墙体系中的钢索直径、钢索预拉力、幕墙玻璃网格尺寸、玻璃厚度对其动力性能的影响进行了研究,得到该幕墙结构在地震动力作用下的动力特性.研究表明,单层索网幕墙结构体系响应具有较强的非线性,钢索预拉力、幕墙玻璃网格及其厚度对结构动力性能影响较大.此外,结构体系刚度与幕墙玻璃密切相关.