基于ANSYS的斜拉桥静风稳定性及 脉动风抖振分析

以大连长山大桥为工程背景,基于ANSYS有限元软件,提出一个斜拉桥抗风分析方法。首先建立主桥段有限元模型,基于流体计算软件CFD(Computational Fluid Dynamics)得到主要梁段截面三分力系数,通过MATLAB生成Davenport脉动风速时程曲线。然后基于ANSYS二次开发功能,编制以增量法和内外迭代法为基础的非线性静风稳定性分析和以Davenport风速谱为基础的脉动风抖振分析程序。结果表明:该桥静风失稳风速为125 m/s,远大于设计风速35. 2 m/s;在随时间变化的脉动风作用下横桥向振幅最大;在相同基本风速下,脉动风作用产生的位移明显大于静风作用,特别是横桥向和转角位移。该分析结果可为以后斜拉桥抗风设计提供参考。     

大跨斜拉桥桥面风致抖振的粘滞阻尼控制分析

现代大跨度斜拉桥结构重量轻、阻尼小,因而对风的作用比较敏感。紊流风诱发桥梁过大的抖振响应会危及行车、行人的舒适和安全。本文利用有限元软件ANSYS,以山东滨州黄河公路大桥为例建立了大跨斜拉桥三维空间有限元模型,在全桥动力特性分析的基础上,利用混合自回归模型模拟桥梁脉动风荷载,并进行了自激力的时域化处理,重点分析了桥面侧向抖振响应;通过对粘滞阻尼器力学特性的分析,提出了在桥塔和主梁之间安装与桥面成45°的粘滞阻尼器来控制桥面侧向抖振响应的方案,并分析了不同阻尼系数时的控制效率。研究结果表明:在侧向风力的强迫作用下,桥面侧向抖振响应不可忽视;粘滞阻尼器控制下,桥面抖振响应显著减小,各主要构件内力均无明显增加,且随着阻尼系数的增大,减振效率显著增大,阻尼器的出力也增大,但当阻尼系数达到一定值后,减振效率的增大趋于平缓,存在一个经济合理的最优值。     

基于桥梁抖振分析的自激力计算方法

抖振是桥梁在风荷载作用下的一种经常性的限幅振动。对于长大跨度桥梁在计算其抖振响应时不得不考虑自激力的影响，而自激力的计算方法不一，且其计算过程复杂，繁琐。本文根据抖振计算理论，研究一种自激力的实用计算方法，并对军山斜拉桥进行自激力计算。     

预应力混凝土斜拉桥的抗风稳定性分析

针对预应力混凝土斜拉桥施工最大单悬臂、最大双悬臂及成桥状态,对结构动力特性及抗风稳定性进行分析,得出了主梁位移及全桥的内力分布情况,并且对抗风稳定性能给予了评价。     

大跨斜拉桥合理成桥状态非线性分析

分析了斜拉桥几何非线性效应和材料非线性效应对成桥状态内力、变形和位移的影响。分析结果表明,在大跨斜拉桥的受力状态中,主要是材料非线性对桥梁主塔和主梁弯矩、位移的影响,而几何非线性因素的影响则并不明显。     

广州新光大桥良态及台风气候抖振试验研究

采用Monte-Carlo台风随机模拟算法模拟台风风场特性并根据风荷载规范良态气候风环境参数建议的取值,在大气边界层风洞中利用被动紊流发生装置再现了广州新光大桥桥位处良态和台风两类气候模式风环境特征,详细比较了两类风环境新光大桥施工和运营状态、设计风速等因素对于新光大桥跨中主梁、主拱肋和施工塔架风致抖振响应的差异,初步解释了抖振响应差别的主要原因。     

大跨度斜拉桥地震响应非线性时程分析

以有限元分析理论为基础,结合某大跨度斜拉桥工程实例,利用ANSYS软件建立有限元模型,通过修正后的El Centro波分别考虑横向、竖向及纵向输入,采用时程分析方法对其进行地震反应分析.计算分析表明:考虑几何非线性后,结构的内力和位移响应明显增大,且对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析.同时表明该桥抗震性能良好,地震荷载不控制设计.由此得出结论,对于斜拉桥这类柔性体系, 不可忽视结构几何非线性的影响.     

应用大型TMD抑制崖门大桥RC桥塔的抖振响应

崖门大桥是一座两个独柱桥塔单索面预应力混凝土斜拉桥，桥塔在独立状态气动弹模型风洞试验结果表明，在横桥向施工设计风速作用下需要对桥塔的抖振响应进行控制。本文就TMD对抖振控制的理论分析，TMD优化参数以及抑振倍率进行了推导，设计安装了以粘性剪切阻尼器（VSD）为耗能机构的被动式动力减振装置。通过现场实测，风洞试验及理论分析，三者十分吻合。3     

斜拉桥的动力特性分析与试验研究

以吉林市临江门大桥为工程背景,进行了现场的脉动试验,采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了该桥的三维空间有限元模型,并对其进行了动力特性分析,数值计算结果与动态试验结果比较吻合,说明了该有限元模型能够分析出该桥的动力特性,可为同类型的独塔双索面斜拉桥的动力特性分析提供参考.     

Non-linear buffeting response analysis of long-span suspension bridges with central buckle

The rigid central buckle employed in the Runyang Suspension Bridge (RSB) was the first time it was used in a suspension bridge in China. By using a spectral representation method and FFT technique combined with measured data,a 3D fluctuating wind field considering the tower wind effect is simulated. A novel FE model for buffeting analysis is then presented,in which a specific user-defined Matrix27 element in ANSYS is employed to simulate the aeroelastic forces and its stiffness or damping matrices are parameterized by wind velocity and vibration frequency. A nonlinear time history analysis is carried out to study the influence of the rigid central buckle on the wind-induced buffeting response of a long-span suspension bridge. The results can be used as a reference for wind resistance design of long-span suspension bridges with a rigid central buckle in the future.     

Influence of structural parameters on dynamic characteristics and wind-induced buffeting responses of a super-long-span cable-stayed bridge

A 3D finite element (FE) model for the Sutong cable-stayed bridge (SCB) is established based on ANSYS. The dynamic characteristics of the bridge are analyzed using a subspace iteration method. Based on recorded wind data, the measured spectra expression is presented using the nonlinear least-squares regression method. Turbulent winds at the bridge site are simulated based on the spectral representation method and the FFT technique. The influence of some key structural parameters and measures on the dynamic characteristics of the bridge are investigated. These parameters include dead load intensity, as well as vertical, lateral and torsional stiffness of the steel box girder. In addition, the influence of elastic stiffness of the connection device employed between the towers and the girder on the vibration mode of the steel box girder is investigated. The analysis shows that all of the vertical, lateral and torsional buffeting displacement responses reduce gradually as the dead load intensity increases. The dynamic characteristics and the structural buffeting displacement response of the SCB are only slightly affected by the vertical and torsional stiffness of the steel box girder, and the lateral and torsional buffeting displacement responses reduce gradually as the lateral stiffness increases. These results provide a reference for dynamic analysis and design of super-long-span cable-stayed bridges.     

澳门澳凼第三大桥斜拉桥地震反应分析

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4及SHELL63单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性;并选取三条地震波在桥的纵、横向分别进行桥梁地震作用下的时程分析,给出了主梁和中塔的内力、位移及时程响应。     

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。     

基于碰撞调谐质量阻尼器的矮塔斜拉桥减震研究

以一座矮塔斜拉桥为研究对象,分析碰撞调谐质量阻尼器对于该结构的抑震效果。首先介绍了新型碰撞调谐质量阻尼器（Pounding Tuned Mass Damper,PTMD）的减震机理及基于接触单元的非线性碰撞力模型;之后,通过ANSYS软件中的APDL语言实现了PTMD减震系统的时域分析方法,并通过三条实际地震记录验证了PTMD的抑震效果。数值分析结果表明:（1）传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）及新型PTMD对于矮塔斜拉桥的位移、加速度及塔身弯矩响应均有较好的抑制效果;（2）PTMD相比传统TMD多了一种碰撞耗能模式,其减震效果略高于传统TMD。