基于非对称悬索桥的振动基频估算公式

为了便于快速计算非对称悬索桥的振动基频,文章基于主缆不等高支撑的悬索桥,应用Rayleigh法,分别推导了一阶竖弯和扭转振动基频估算公式,对于一阶正对称的竖弯和扭转基频,提出了修正规范公式的非对称结构参数影响因子,并推导了扭弯基频比公式,最后通过有限元法验证估算公式的精度。研究结果表明:非对称悬索桥一阶反对称的竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而对于一阶正对称竖弯和扭转基频,当非对称结构敏感性参数ξ大于0.1时,基频减小的幅度明显显著;推导的估算公式计算解与有限元解的误差能满足设计阶段的要求,该公式可以方便指导非对称悬索桥的方案选择和初步设计。     

计入主塔刚度的双塔自锚式悬索桥竖向弯曲频率估算公式

为方便计算自锚式悬索桥的竖向自振频率,以双塔自锚式悬索桥为研究对象,在考虑主塔刚度的影响下,应用Rayleigh法,推导了一阶对称和反对称竖弯振动频率公式,提出了主塔刚度影响系数的表达式,并对公式的可行性和适用范围进行了算例验证和讨论.研究结果表明:主塔刚度对双塔自锚式悬索桥的一阶正对称竖弯频率影响较大,对该频率进行计算时,应计入主塔刚度的影响;主塔对竖弯基频的影响程度可通过主塔刚度影响系数计算得到;由该法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式可用于双塔自锚式悬索桥竖弯基频的计算.     

抗风缆风构和中央扣对上松坪桥动力特性的影响

采用有限元建模分析了抗风缆、中央扣和风构对主跨266m的上松坪桥动力特性的影响.比较了具有不同初应变的抗风缆对结构基频的影响,抗风缆初应变越大,其提供势能占总势能比重也越大,对基频影响也相应增大,设置菱形风构对结构对称和反对称竖弯频率的影响很小,对扭转频率的提高较为明显,通过设置单联柔性中央扣、三联柔性中央扣以及三联刚性中央扣情况下结构的动力特性.结果表明:中央扣的设置对于正对称和反对称竖弯频率以及正对称扭转频率的影响甚微,反对称扭转基频可较大提高,且中央扣刚度是影响反对称扭转基频的重要因素,设置刚性中央扣不仅频率得到提高,反对称扭转振型也相应改变,合理地选择抗风措施以及相应措施的参数可以显著提高钢桁架加劲梁悬索桥的气动稳定性.     

漂浮式独塔斜拉桥竖弯刚度评估新方法

斜拉桥的竖弯刚度评估一直是桥梁动力学研究的一个热点问题.基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支承作用的受力特点,针对漂浮式独塔斜拉桥竖弯刚度评估问题建立了一个新的评估方法:建立漂浮式独塔斜拉桥新的三梁离散弹簧整体动力学模型,以及相应动力学理论,利用传递矩阵法进行求解,从而对漂浮式独塔斜拉桥的竖弯刚度进行评估.在三梁离散弹簧模型中,将斜拉索视为无质量弹簧,将桥塔视为考虑轴力影响的欧拉柏努利梁,将桥面从与桥塔交接处截开为两根欧拉柏努利梁.最后通过算例分析和有限元计算结果的对比,表明本文提出的评估方法具有较高的精度和效率,可应用于工程设计中的计算和刚度评估.     

考虑主塔刚度影响的三塔自锚式悬索桥竖弯频率计算公式

为方便计算多塔自锚式悬索桥的竖向自振频率,基于最简单的多塔自锚式悬索桥形式——三塔自锚式悬索桥,考虑主塔刚度对振动频率的影响,应用Rayleigh法,推导了1阶反对称和正对称竖弯振动频率计算公式,并提出主塔刚度影响系数的表达式。公式的精确性采用缩尺模型的模态测试结果和实际桥梁的数值分析结果进行验证。研究结果表明:主塔刚度对于三塔自锚式悬索桥的竖弯刚度影响较大,进行频率计算时不可忽略;影响程度可以通过给出的主塔刚度影响系数计算公式进行计算;公式计算结果与模态识别结果和数值分析结果的误差率均在3%以内,表明给出的公式具有较高的计算精度。     

混凝土曲线箱梁桥特征频率的参数分析

利用梁格模型建立曲线箱梁桥的动力计算模型,分析了跨径比、跨宽比、曲率半径及端横梁宽度等参数对其动力特性的影响,得到各参数对结构特征频率的影响规律.在等截面直梁竖弯频率理论计算公式基础上,通过回归分析,建立了等截面曲线箱梁桥一阶竖弯频率的近似计算公式.     

基于反应谱法的低重心斜拉桥判定简化计算

为便于斜拉桥抗震方案比选,建立全漂浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,并推导2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式。根据反应谱计算理论得到全漂浮体系和纵向铰接体系斜拉桥塔底弯矩的简化计算公式,提出简化的低重心斜拉桥判定公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,弯矩吻合良好。研究结果表明:2种不同体系斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式均具有较高的计算精度,基于反应谱法提出的低重心斜拉桥简化判定公式具有较高的可靠性,可为斜拉桥初步设计时抗震方案必选提供参考。     

山区峡谷桥梁抗风设计基准风速取值与风荷载计算

国内山区峡谷区域的桥梁一般具有高墩大跨的特点,作用在主梁及墩上的风荷载会很大,确定桥梁的设计基准风速与风荷载就变得十分重要.结合某连续刚构箱梁桥算例,对比《公路桥涵设计通用规范》和《公路桥梁抗风设计规范》中对主梁横桥向风荷载计算的规定,指出两部规范的差异,为山区峡谷桥梁抗风设计提供理论依据;通过联系现有研究和规范分析了设计基准风速的确定,并结合某桥算例分析了各自算法的合理性,从而确定采用现有研究的方法计算山区桥梁设计基准风速,并按《公路桥梁抗风设计规范》规定计算山区桥梁的静阵风荷载更为合理.     

不同工况下冲击系数的理论与试验研究

针对桥梁动载试验时实测的冲击系数较现行规范的计算值偏大的问题,指出现行桥规中冲击系数计算公式的不足.综合考虑不同工况、桥梁基频和车辆激励频率3个因素的影响,提出了比现行规范公式更能准确描述车桥系统动力特性的修正公式,并利用邓氏渡大桥的实测数据进行了验证,其计算精度有了显著的提高.该修正公式可为将来公路桥梁规范的进一步完善提供参考.     

装配式混凝土简支斜梁桥基频实用计算公式

以一座典型装配式混凝土简支梁桥为工程背景,采用数值分析方法开展斜交角、跨径、桥面宽度和横向扭转刚度对斜梁桥基频的影响分析.结果表明:随着斜交角增长,桥梁前三阶竖向振型对应频率增大;随斜梁桥跨径增大,结构整体竖向刚度降低,基频明显减小,减小速率趋缓;受斜梁桥弯扭耦合力学特征影响,基频随截面抗扭刚度增加显著提高.依据各关键参数对斜梁桥基频的影响分析结果,在现行规范桥梁基频估算公式的基础上,提出考虑截面抗扭刚度和斜交角的混凝土简支斜梁桥基频估算改进公式.通过多座实桥试验数据验证改进公式的精度和适用性.     

连续梁桥冲击系数与频率的对应关系

为明确在计算连续梁桥主梁不同荷载效应(位移、正负弯矩和剪力)的冲击系数时,采用哪一阶频率计算更加合理,以分联长度为r×30 m(跨数r=3,4,5,6)的预应力混凝土连续梁桥为研究对象,运用理论分析与有限元数值模拟相结合的手段,研究了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与前3阶频率的对应关系。首先运用动力学和曲率模态理论得到了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与各阶振型的关系式;接着运用梁格法分别建立r×30 m预应力混凝土连续梁桥的MIDAS Civil有限元数值模型,然后利用傅里叶级数分别对有限元分析中得到的前3阶竖弯振型进行拟合,最后将拟合得到的振型函数代入不同效应的冲击系数与各阶振型的关系式,从而分别得到前3阶竖弯模态对不同效应冲击系数的贡献百分比,并与已有研究成果进行对比,对该理论分析正确性进行了验证。研究结果表明:位移冲击系数、正弯矩冲击系数和剪力冲击系数根据第1阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第1阶模态贡献了跨中最大动位移的84.4%～99.5%、跨中截面最大正动弯矩的77.2%～98.7%、支座截面最大动剪力的84.1%～99.1%;负弯矩冲击系数则根据第2阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第2阶模态贡献了支座截面最大负动弯矩的70.0%～98.2%。     

斜拉桥的拉索纵桥向风荷载计算方法研究

介绍了苏通大桥在设计过程中专门对斜拉索进行的测力试验情况,并与国外相关研究成果进行了对比,提出了斜拉索纵桥向风荷载阻力系数计算公式。该研究填补了我国桥梁抗风设计规范的空白,已被纳入《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004）,具有很高的实际指导意义。     

二次受力对粘贴钢板加固梁承载力的影响

考虑到现行《公路桥梁加固设计规范》中粘贴钢板加固钢筋混凝土梁承载力计算公式的不足,应用弹性力学理论通过对正截面受弯承载力等计算公式进行理论推导,分析了二次受力对加固效果的影响。研究结果表明:考虑二次受力影响,钢筋混凝土梁粘贴钢板加固后极限承载力理论计算公式与不考虑二次受力有一定差异;在适筋梁破坏下,随第一次受力情况,二次受力对界限受压区高度有不同的影响;依据受拉区所需最大粘贴钢板量计算公式,可以避免加固后梁出现超筋脆性破坏。     

大跨度半漂浮体系斜拉桥的动力特性分析

文章针对斜拉桥的动力特性,结合某座斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序Ansys,选取了空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,计算出斜拉桥的自振频率和振型,并研究了动力特性。分析结果表明,半漂浮体系斜拉桥的柔度较大,振动周期一般较长,且频率较低。由于斜拉桥的频谱密集,自振特性相互耦合,任意的激振都可能引起斜拉桥的强烈...     

中塔刚度对三塔缆索承重桥动力特性影响研究

为研究三塔缆索承重桥中塔刚度的合理取值,本文以马鞍山长江公路大桥和武汉二七长江大桥为例,探究中塔纵桥向弯曲刚度、横桥向弯曲刚度和扭转刚度与三塔悬索桥和三塔斜拉桥的动力特性的关系。研究表明:三塔缆索承重桥某些振型的频率受中塔刚度变化影响较大,并表现为振型频率随刚度放大而迅速增大,然后增大的趋势逐渐放缓,直到趋于稳定值。例如,三塔悬索桥中塔纵桥向弯曲刚度放大5倍时一阶反对称竖弯频率增大37.2%,而100倍时增大为38.0%。     

固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.     

双塔双索面斜拉桥抗风稳定性分析

斜拉桥结构的复杂性和特殊性,使得结构对风十分敏感,在风荷载作用下的响应一直是工程实践中的重要问题。以某预应力混凝土双塔双索面斜拉桥为背景,通过改变梁索塔结合方式得到半飘浮和飘浮体系,对其动力特性和抗风稳定性进行分析比较。通过建立全桥有限元模型进行动力特性分析,得到自振频率及振型等参数,然后进行抗风稳定性分析。可知无论是飘浮体系还是半飘浮体系,在成桥状态下都十分安全,且飘浮体系抗风性能优于半飘浮体系,为同类双塔双索面斜拉桥抗风分析提供了有效的分析方法。     

中央扣对大跨悬索桥颤振稳定性的影响

为研究中央扣对大跨度悬索桥颤振稳定性的影响,以矮寨大桥为工程背景,基于大桥精细化空间桁架梁有限元模型,根据主梁整体刚度等效原则,采用悬臂梁位移法建立了大桥等效单主梁有限元模型;考虑了跨中短吊杆(无中央扣)、一对柔性中央扣、三对柔性中央扣和刚性中央扣4种不同结构形式,计算分析了中央扣对大跨度悬索桥自振特性的影响;基于试验获得的颤振导数,采用脉冲响应函数结合Roger有理函数并利用非线性最小二乘拟合方法拟合其系数从而得到主梁断面自激力的时域表达式,随后利用ANSYS二次开发,实现了大桥颤振稳定性时域分析,研究了中央扣对颤振临界风速、颤振频率及全桥三维颤振姿态的影响规律.结果表明:不论柔性还是刚性中央扣都能够显著提高主梁纵飘振型的振动频率,其对反对称侧弯和反对称扭转频率的影响比正对称大;刚性中央扣能够大幅提高反对称扭转振型的频率.由于矮寨大桥是以一阶正对称竖弯、二阶正对称竖弯和一阶正对称扭转相互耦合的振型发生弯扭耦合颤振,因此,中央扣对颤振临界风速的影响极小,但对颤振频率与主梁三维颤振姿态有一定影响,并一定程度上有利于颤振稳定性.此外还发现当结构阻尼很低时,由于颤振频率落于固有频率分布十分密集的区域,主梁颤振状态有复杂拍振现象(间歇性颤振现象)的出现.     

双伸臂钢梁等效计算长度系数确定及稳定设计

在双伸臂梁整体稳定分析中引入等效计算长度系数，提出了其计算公式，并按照钢结构设计规范受弯构件整体稳定性设计中的相关内容，由等效计算长度系数推导出了双伸臂梁整体稳定系数的表达式，给出了完整简洁的双伸臂梁整体稳定设计的计算步骤和设计公式．     

风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响分析

目的研究大跨度管线悬索桥的自振规律、振型特点,分析风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响,为管线悬索桥的抗风设计提供借鉴和参考.方法基于通用空间有限元分析软件MIDAS/Civil,建立大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析了风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力、风缆矢跨比、风拉索布置形式、稳定索布置形式等因素对管线悬索桥动力特性的影响.结果风缆与水平面夹角对结构横弯和竖弯振型频率影响较大,布置角度θ在0~30°范围内较为适宜;随着风缆张拉力的提高,结构的横弯和竖弯刚度增大,风缆张拉力设计计算时应具有一定的安全系数,建议取为1.5~2.0;在风缆张拉力一定的情况下,当风缆矢跨比小于1/10时,对结构反对称横弯振型频率影响显著;改变风拉索及稳定索布置间距对于结构动力特性影响较小.结论风缆结构设计参数对管线悬索桥的动力特性影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗风性能.