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.     

三塔自锚式悬索桥模型试验研究

介绍福州市螺洲大桥试验模型的设计、试验过程和试验研究结果.通过对实测结果与有限元计算结果的分析对比,研究三塔自锚式悬索桥这一新型结构形式的静力行为.结果表明,三塔自锚式悬索桥的结构变形和内力与外荷载基本呈线性关系,主梁挠度与主塔的水平位移之间存在密切关系,主塔刚度对多塔自锚式悬索桥的竖向刚度影响较大.     

大跨度四塔悬索桥动力特性参数敏感性分析

为了深入研究大跨度多塔悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度四塔悬索桥的三维有限元模型,采用Block Lanczos法进行模态分析,以获得该桥的自振频率和振型,并分析了主缆矢跨比、恒载集度、主梁刚度以及中塔刚度等结构关键参数对其动力特性的影响.结果表明:该桥基频为0.071 71 Hz,对应振型为主梁一阶正对称侧弯;增大矢跨比有利于提高大桥颤振性能;随着恒载集度的增加,结构各阶自振频率均有不同程度的下降;增大主梁横向和扭转刚度可分别提高主梁侧弯和扭转频率,而增大主梁竖弯刚度对主梁竖弯频率影响较小;主梁一阶竖弯频率随着中塔纵向刚度的增大而显著提高.研究结果可为大跨度多塔悬索桥的结构设计与动力分析提供参考.     

南京小龙湾大桥动力特性分析

以南京小龙湾大桥为研究对象,基于自锚式悬索桥合理成桥状态空间有限元模型,研究结构参数变化对其动力特性的影响,并与相同结构参数的地锚式悬索桥模型进行对比.结果表明:自锚式悬索桥由于塔顶位移约束程度较弱以及主梁承受主缆传来的水平分力,减小了结构体系的刚度,因而比相同结构参数的地锚式悬索桥的振动频率小;恒载、加劲梁竖向刚度和主缆刚度的变化对结构的低阶频率影响较大.研究结果可为类似结构动力特性分析提供参考.     

塔-梁纵向连接方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响规律

以福州市某在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的抗震性能.计算结果表明:相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小.因此,从多塔自锚式悬索桥的抗震安全性角度考虑,建议采用塔-梁纵向约束体系.     

自锚式混凝土悬索桥的动力分析

研究自锚式混凝土悬索桥的动力学性能 .以一新建自锚式混凝土悬索桥为背景 ,首先运用有限元分析获得其动力特性并与地锚式悬索桥进行比较 ,然后利用实桥环境振动试验验证有限元动力特性分析结果 ,最后由地震反应分析进一步考察自锚式悬索桥的振动特点 .结果表明 :自锚式悬索桥由于主缆直接锚固于主梁端 ,主塔纵向弯曲振动频率明显降低 ;因结构耗能方式也随之发生了变化 ,主塔和主梁在纵向地震输入下的各种反应均呈不同程度的增加 .     

基于结构参数变化对结合梁自锚式悬索桥动力特性的分析

借助Midas/Civil建立合理动力全桥模型,结合梁自锚式悬索桥自振特性规律,虚设一座相同参数的地锚式进行比较,探讨恒载集度、主梁刚度、桥塔刚度、主缆抗拉刚度、吊索抗拉刚度等主要参数对结合梁自锚式悬索桥固有频率的影响。研究表明:在狭窄的频率范围内,振型较为集中,且前几阶振型以主梁振动为主;恒载倍率增加对一阶振型频率均有减小作用,主梁竖向刚度增加对一阶竖弯振型影响较大,桥塔纵向刚度增加使纵漂频率显著增加,主缆抗拉刚度倍率增大使主梁扭转振型频率增加显著,吊索抗拉刚度倍率增大对一阶振型频率影响很小。     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力特性的影响

自锚式悬索桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是自锚式悬索桥动力分析的基础和前提.通过建立空间有限元模型及工程实例,给出了前20阶频率和相应的振型,分别计算了恒载、加劲梁刚度、塔架刚度、矢跨比等结构参数变化对自锚式混凝土悬索桥动力特性的影响,并与相同跨径和结构参数的1座地锚式悬索桥进行了比较,对影响规律做了详细的讨论.     

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。     

大跨度悬索桥动力特性的参数分析

以单跨悬索桥为研究背景,运用大型有限元软件MIDAS Civil 2013建立该桥空间模型,采用子空间迭代法,研究了恒载集度、中央扣和结构刚度等参数的变化对悬索桥成桥状态动力特性的影响。研究结果表明,增加恒载集度能降低主缆振动频率,但对其他振型频率的影响比较复杂;中央扣能增强全桥的整体刚度;主梁刚度的改变对竖弯、侧弯影响较大;主塔与吊杆刚度的变化对结构的自振频率影响不明显。     

自锚式悬索桥主塔稳定分析

本文主要介绍自锚式悬索桥主塔稳定的特点及影响自锚式悬索桥主塔稳定的因素。     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

虚拟激励法在自锚式悬索桥竖向地震反应分析中的应用

考虑压、弯耦合效应，建立了自锚式悬索桥的竖向地震动方程，并利用虚拟激励法来求解，由于虚拟激励法自动计及了参振振型的互相关项和激励之间的互相关项，是快速精确的CQC算法．文中以兰旗松花江混凝土自锚式悬索桥为例，计算了主梁、主塔和主缆的期望峰值响应，并对地震动空间效应对自锚式悬索桥的竖向地震反应影响规律作了详细的讨论．     

基于稳健回归法的自锚式悬索桥荷载效率系数优化

为解决自锚式悬索桥荷载效率系数取值不合理问题,以珠海白石桥为研究对象,通过稳健回归法对自锚式悬索桥的荷载效率系数进行优化研究。研究了主梁、主塔的结构响应与荷载效率系数之间的关系,并确定合理的荷载效率系数取值。首先,基于白石桥的现场试验得到该桥主梁和主塔在分级加载下的响应值。其次,采用MATLAB软件建立荷载效率系数与结构响应的线性稳健回归模型,并对该数学模型进行可靠性分析。然后,利用该稳健回归模型对规范要求荷载效率系数下的结构响应(主梁挠度、应力以及索塔偏位)进行预测和误差分析,并以误差值最小时的荷载效率系数值作为最终优化值。最后,基于另外2座结构形式相同的自锚式悬索桥的现场试验数据对以上研究结果进行验证。研究结果表明:提出的稳健回归分析法得到的结构响应预测值与试验测试值具有较好的一致性,可对自锚式悬索桥主要构件的荷载效率系数进行有效优化;当自锚式悬索桥主梁的荷载效率系数小于0.68、主塔偏位荷载效率系数小于0.82时,其结构响应均为线性变化;当主梁荷载效率系数取0.68时,其结构响应的预测值与实测值的相对误差可控制在3%以内;索塔偏位荷载效率系数取0.82时,其预测值与实测值的相对误差也可控制在容许范围内,即自锚式悬索桥的主梁和索塔偏位荷载效率系数应分别优化至0.68和0.82。该方法可为自锚式悬索桥的快速评定提供有力理论支撑,并为后续相关规范的完善提供一定的参考依据。     

自锚式悬索桥的主缆线形计算方法研究

介绍了基于分段悬链线法和抛物线法的自锚式悬索桥主缆线形计算的原理和步骤,合理考虑弯矩对加劲梁轴向刚度的影响,并创造性提出了采用非线性规划方法进行迭代计算,计算结果与传统的影响矩阵法吻合一致。典型跨度自锚式悬索桥主缆线形的计算结果表明,抛物线法对成桥恒载状态的计算误差很小,一般可满足工程设计和施工的精度要求,但空缆吊点坐标和索鞍预偏量的结果误差很大。针对不同矢跨比、跨度、边中跨比和主缆应力安全系数的自锚式悬索桥,采用抛物线法进行了主缆线形的误差分析,得出了一些有益的规律和结论。     

基于三台阵振动台的多塔自锚式悬索桥抗震性能试验研究

福州螺洲大桥是多塔自锚式悬索桥,其结构造型新颖,静动力性能复杂. 为了研究这种新型结构的动力性能,基于三台阵振动台系统,开展多塔自锚式悬索桥模拟地震振动台试验,并与数值分析结果进行相互校验. 在详细介绍试验目的、设计原则、测点布置及试验工况的基础上,对结构动力特性及模拟地震振动台试验结果进行分析. 结果表明： 该桥型基本振型为中塔纵弯与主梁反对称竖弯耦合振动;地震作用下中塔的地震响应较为不利,其响应值大于边塔. 因此,在动力响应分析及后期运营监测时应重点监控中塔的动力响应. 同时,有限元模型的数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的准确性,为后续数值分析提供了基准有限元模型.     

三塔悬索桥结构竖向刚度及主缆抗滑需求

为研究不同跨径三塔悬索桥对于结构竖向刚度及主缆抗滑安全的综合需求特征,构建了主跨500～1 500 m范围内的6座三塔悬索桥计算模型,通过改变中塔纵向刚度,对加劲梁竖向挠度及主缆抗滑安全系数进行了计算分析,并探讨了将主缆抗滑安全系数限值进行折减的合理性.研究表明:跨径越大的三塔悬索桥越易满足结构竖向刚度及主缆抗滑安全的要求,有效缓解了中塔效应问题;中塔纵向刚度对结构刚度、塔顶偏位及主缆抗滑安全系数均有较大影响,但该影响随中塔纵向刚度的提高而趋于恒定;适当增大缆-鞍间摩擦系数后,三塔悬索桥桥跨布置及中塔纵向刚度的合理设计区间大幅拓宽;杆系模型配合规范计算公式得出的主缆抗滑安全系数要比多尺度模型结果小21%～30%,因此建议可偏保守地对规范抗滑安全系数限值进行15%的折减,即由2.0降低至1.7.     

特大跨径三塔两跨悬索桥的位移特性初探

泰州大桥采用三塔两跨悬索桥方案,以泰州大桥工程为例,分析了三塔悬索桥与双塔悬索桥位移特征的不同点,并研究分析了塔的刚度、高度、主梁高度、矢跨比变化、边中跨比变化对三塔悬索桥位移特征的影响。     

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%。     

部分地锚式悬索桥的基本结构性能

为了拓展自锚式悬索桥的适用范围,在传统地锚式和自锚式悬索桥的基础上,提出了一种新型的部分地锚式悬索桥,并对该结构体系的基本性能进行了研究。主要研究内容包括基于挠度理论的结构分析、静力性能和自振特性、锚碇设计方法等。研究结果表明,部分地锚式悬索桥结构的静力性能介于地锚式悬索桥和自锚式悬索桥之间,其重力刚度由成桥状态时的锚索拉力提供;活载作用下主缆的内力增量在锚索和主梁中按照刚度分配,体现了“部分地锚”的特点;该体系可以通过主动张拉锚索来调整结构受力状态,并且通过发挥被动土压力的有利作用可以减小重力式锚碇的体量。部分地锚式悬索桥特别适用于建设条件受限的特殊桥位,可张拉调整的锚索为设计和施工提供了新的方案,并具有一定的优势。