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.     

脉动风和车辆荷载联合作用下中央扣对悬索桥吊索疲劳损伤的影响

以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-车-桥耦合振动分析模型,分析桥梁结构在脉动风和车辆荷载单独与联合作用下的动力响应;其次,采用雨流计数法统计跨中短吊索的应力时程,得到吊索的应力幅值、应力均值和循环次数;最后,基于Miner损伤线性累计理论分析中央扣对跨中短吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度的影响。研究结果表明：中央扣对悬索桥竖弯刚度影响较小,但会提高悬索桥的纵飘刚度和反对称扭转刚度,显著减小荷载作用下缆梁相对位移和跨中短吊索的弯曲应力;中央扣不会改变脉动风荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,但会改变车辆荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,并显著降低缆梁相对位移对车速的敏感性;在脉动风和车辆荷载联合作用下,跨中短吊索的等效总应力幅值小于脉动风和车辆荷载单独作用下等效应力幅值的叠加值;在脉动风和车辆荷载联合作用下,中央扣会显著减小跨中短吊索尤其是靠近中央扣位置处吊索的等效总应力幅值和...     

中央扣对悬索桥地震反应的影响

文章运用大型结构分析程序Midas/Civil,在地震波作用下,对某三塔悬索桥的地震反应进行数值模拟,分析了中央扣的设置对三塔悬索桥的动力特性的影响。结果表明,中央扣的设置加强了主缆与加劲梁的联系,增大了结构的整体刚度,在地震作用下能有效的约束加劲梁的竖向位移和纵向位移,并使中塔的纵向位移响应变小,但是设置中央扣加大了结构的内力,在抗震设计时必须要考虑这种不利影响。     

桥墩高度和高差对双幅桥动力特性及地震响应的影响

阐明了不等高双幅桥的动力特性、地震响应与桥墩高度、高差的相互关系.以一工程项目为背景,通过修改桥墩高度、高差,研究两者对结构动力特性、地震响应的影响,分析桥墩高度、高差与动力特性、地震响应的相互关系.分析结果表明,结构频率与桥墩高度、高差呈负相关关系;地震响应随桥墩高度的增大而增大,桥墩高差对其不造成影响.     

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.     

中央扣对三塔悬索桥地震反应的影响

针对三塔悬索泰州长江大桥这一特殊桥型,基于Abaqus台建立了该桥的空间动力有限元模型并进行非线性动力分析.研究了地震作用下,缆梁间刚性中央扣对三塔悬索桥塔梁位移、塔柱内力以及塔梁间弹性拉索的影响.研究结果表明:中央扣对三塔悬索桥动力特性有不可忽视的影响;由于中央扣增强了缆梁间相互作用,在地震作用下,中塔横向位移与加劲梁跨中竖向位移均有所增加,中塔柱纵桥向剪力有所减小;中央扣限制了加劲梁纵向位移并减小了加劲梁对中塔下横梁的作用,但边塔柱底扭矩有所增加.     

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%。     

连梁装置游间量设置对弯桥动力特性的影响

基于某两联曲线弯桥建立了计算模型,分析其在罕遇地震作用下碰撞反应特性,明确了该曲线弯桥的动力响应机制.基于梁间连梁拉索装置的设置,研究游间量对曲线弯桥动力特性的影响.研究表明：地震波的频谱特性对曲线弯桥碰撞反应影响显著,在远场地震作用下,梁间碰撞频率增大,但碰撞冲击力减小;随着连梁装置游间量的增大,游间量值对连梁拉索轴力的影响减弱,对梁间碰撞力的影响增强,梁间碰撞力增大,但碰撞次数基本无变化;游间量对墩底塑性开展影响显著,随着游间量的减小,曲率延性需求系数降低,较无连梁装置时减少62.5%.     

抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性研究

对斜拉式抗风缆的不同张拉力以及不同锚固形式进行比较,考察了抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性.用简支弹性梁的Rayleigh方法和有限元计算频率的变化趋势,并在同济大学TJ-3建筑风洞中进行全桥气弹模型试验.结果表明,仅在中跨施加抗风缆就能显著提高桥梁结构的固有频率,但需注意抗风缆在悬索桥主缆上的锚固位置,这由于某些锚固位置有可能在施工的一些阶段引发更差的桥梁气动性能,建议在施加抗风缆颤振控制措施前先进行风洞试验研究.     

车辆激励下中央扣对悬索桥梁端位移的影响

为研究中央扣对悬索桥梁端位移的影响,以洞庭湖二桥为工程背景,考虑结构几何非线性效应,建立相应的全桥空间有限元动力模型.基于有限元模型,考虑多种行车工况,研究了中央扣对该桥动力特性及在车辆激励下对梁端位移的影响.结果表明:中央扣能显著提高悬索桥的整体纵向刚度,改变悬索桥的纵飘模态特性.在车辆激励下,设置中央扣明显减小了加劲梁的纵向振幅,提高了加劲梁的振动频率,导致梁端累加位移值增大.双向行驶的车辆越多,增设中央扣后梁端位移峰值减小得越明显.不同类型的中央扣造成悬索桥对应的共振车速和主梁的动力响应各不相同.行车工况下,不同类型中央扣对梁端位移的控制效果各有差别.     

中央扣对不同悬吊结构体系悬索桥的影响分析

为研究中央扣对不同悬吊结构体系悬索桥受力的影响,文章以西堠门大桥为背景,采用西南交通大学编制的桥梁非线性计算软件BNLAS建立了计算模型,模型中主缆的跨度为578 m +1 650 m +465 m。通过比较加劲梁不同的支承形式分析中央扣对悬索桥受力的影响。     

边界条件和配筋率对设备支墩动力特性的影响

对一大型天文望远镜设备支墩建立了有限元分析模型,进行了自振频率计算．结合实测数据和一系 列计算模型,分析了边界支承条件和墩体配筋率对其自振频率的影响．指出对于此类支承于基岩上的设备 支墩,基础底板的锚固措施对其自振频率具有较大的影响;对于此类兼有弯曲和剪切变形特征的低矮悬臂 支墩,纵向配筋和横向配筋都可以提高其自振频率,但效果不显著．     

桥梁抖振力空间相关性对风-车-桥耦合动力响应的影响

基于提出的抖振力模型和建立的风-车-桥耦合振动模型,发展了一种可以考虑抖振力空间相关性的风-车-桥耦合振动分析方法,并编制了相应的计算程序.以江顺长江大桥为工程背景,测试了桥梁抖振力的空间相关性和考虑车桥耦合作用的车桥气动参数,分析研究了桥梁抖振力空间相关性对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响.研究结果表明:桥梁抖振力空间相关性对桥梁动力响应有显著影响,对车辆的动力响应也有一定的影响.     

基于WORKBENCH的卡车桥壳动力特性研究

为解决某中型卡车后驱桥壳结构上存在质量大、成本高的缺点,用UG软件对桥壳进行实体建模,以有限元法分析理论为基础,用Workbench软件进行强度、刚度和动态特性分析。求得桥壳在满载下的应力变形分布,在桥壳模态分析的基础之上进行谐响应分析,确定了可能发生共振危害的危险频段,可为能否进行桥壳轻量化改进提供参考。     

钢管混凝土刚构式系杆拱桥的自振特性分析

本文以某刚构式钢管混凝土系杆拱桥为实例,利用有限元软件ANSYS分析了三跨钢管混凝土刚构式系杆拱桥的自振特性,最后与大桥静动载试验的结果相比较,总结了此类桥梁自振特性的特点,为进一步的研究提供参考。     

控制动作下带缆遥控水下机器人的水动力特性

首先利用模糊神经网络算法构建了基于完整的带缆遥控水下机器人水动力数学模型的控制器,对水下机器人多自由度上的轨迹和姿态进行控制;然后,针对传统螺旋桨推进力分析方法中的缺陷,引入神经网络相关理论并结合计算流体方法对推进力和转速之间的相互关系进行辨识和换算;在此基础上构建了一个完整的、包括模糊神经控制器、机器人水动力数学模型以及推进力和转速换算模块的带缆遥控水下机器人控制系统;最后,在考虑系统各部分间相互影响的前提下进行了水动力特性的整体分析和计算.数值计算结果表明,所建立的控制系统可以对带缆遥控水下机器人进行有效的轨迹和姿态控制,文中方法可以从整体的角度分析一定控制动作下水下机器人的水动力响应.     

液压缸泄漏对动力特性影响研究

提出了一种液压缸发生内泄故障前后动力特性对比的理论分析方法,并对典型液压缸进行了分析,对液压缸内泄故障的判断有一定的指导意义.     

温度对桥梁动力特性的影响研究

摘要：环境因素（如温度和行车荷载等）变化会引起的结构动力特性的变异,因此,在基于振动的结构健康监测和损伤识别技术中,如何区分环境因素变化与结构损伤所引起的结构动力特性的变异性,并量化环境因素对结构动力特性的影响显得非常必要。本文在吉昌特大桥通车前对其主桥和引桥的动力响应和温度分别进行了测试。首先,用模态自动识别程序识别得到两座桥的前三阶模态。其次,得出箱梁桥的前三阶模态频率和T型梁桥的第三阶模态频率与温度具有显著的负相关性的结论。最终,分别建立了两座桥的动力特性与温度之间的线性回归模型。     

中墙对框架桥力学特性的影响

以某框架桥实际工程为背景,建立了框架桥在设计荷载作用下的模型,并研究了中墙对框架桥力学特性的影响.经对比分析发现,中墙这一自变量使得框架桥顶板和底板的竖向位移、竖向轴力、剪力,以及顶板的弯矩、截面应力的绝对值减少,框架桥底板的弯矩、截面应力的绝对值增加,且顶板的竖向位移受中墙的影响最大,底板的剪应力受中墙的影响最小.