基于环境振动的斜拉桥拉索基频识别

斜拉索是现代斜拉桥最重要的结构构件，索力在斜拉桥的施工控制和长期监测中起着重要作用。振动测试法是斜拉桥索力测定、监测和状态评估中应用最广泛的一种方法。振动法测索力的关键在于准确地识别出索的基频。本文使用自功率谱和倒频谱方法，基于MATLAB平台，开发出了斜拉桥拉索环境振动模态分析图形用户交互(GUI)工具箱，实现了斜拉索基频的快速自动识别。应用本文的方法，对福州青洲闽江主跨605m斜拉桥拉索的环境振动实测加速度数据进行了分析处理，斜拉索基频识别方便直观，结果可靠。     

斜拉索局部振动对结构地震响应的影响

以苏通长江公路大桥为研究对象,将斜拉索分成若干等长度的单元模拟斜拉索局部振动,以探讨其对结构地震响应的影响。计算结果表明:考虑斜拉索局部振动后,结构的自振频率变化较小;由于斜拉索基频与结构基频相近,斜拉索在地震动作用下,大幅振动,同时索—梁耦合振动明显,主梁和主塔内力降低,主塔根部弯矩明显减小。     

黏滞阻尼器对拉索参数振动的控制分析

提出采用黏滞阻尼器对拉索参数振动进行控制,建立了黏滞阻尼器控制拉索参数振动的运动方程。从频域和时域以及起振幅值等角度,研究了最优黏滞阻尼器对不同垂度拉索参数振动的控制效果;此外,还研究了最优黏滞阻尼器安装位置对拉索参数振动控制效果的影响。研究表明,黏滞阻尼器可以有效控制拉索的参数振动,控制效果与拉索的激励幅值、最优阻尼器的安装位置和斜拉索的垂度有关。激励幅值越大,控制效果一般越差;最优阻尼器的安装位置越靠近跨中,则控制效果越好;黏滞阻尼器对大垂度拉索的控制效果不及对小垂度拉索的控制效果。     

斜拉索拱与索拱体系静动力性能的对比性研究

在索拱结构的基础上添加上部斜拉系统则构成了斜拉索拱结构,因此两种结构呈现出不同的受力特性。本文基于实际的工程背景,借助ANSYS建立斜拉索拱结构与索拱结构的有限元分析模型,在四种相同荷载工况作用下,对静力性能和动力性能,进行了结构参数的比较分析,得出了两者在力学性能的异同。结果表明斜拉索拱结构的受力特性优于索拱结构。     

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。     

振动反应数值分析的连锁公式法

本文较为系统地给出了线性单自由度振动系统不等时间步长振动反应数值计算的连锁公式,并且讨论了该算法的某些数值分析特性,证明了该算法是无条件稳定的,且满足收敛性要求.文中给出了同时计算相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱的计算程序.     

岩溶区砌体建筑环境振动特性分析

当前地震动速度时程时域特性分析方法,仅能分析岩溶区地震动速度时程的振动周期、强弱程度与时间变动的问题,但未能准确计算岩溶区砌体建筑物自振频率,导致砌体建筑环境振动特性分析结果存在误差。深入研究岩溶区砌体建筑环境振动特性分析方法,构建混凝土损伤塑性模型,分析岩溶区砌体建筑材料的屈服(受压)应力-非弹性应变关系、开裂(受拉)应力-非弹性应变关系和损伤因子;采用贝叶斯方法检测岩溶区砌体建筑受压受拉时的自振频率,通过L-M神经网络法消除自振频率后,使用振动特性分析方法准确分析岩溶区砌体建筑环境振动特性。实验结果表明,所提方法分析准确率高达0.99,分析16栋岩溶区砌体建筑环境振动特性耗时仅有5 ms,具有较高的分析精度和效率。     

考虑约束扭转的斜拉桥车激横向振动分析

利用有限单元法,基于力学原理和几何协调条件,导出了非对称箱型截面梁单元的弯扭耦合刚度矩阵,建立了斜拉桥在车辆荷载作用下的横向动力分析模型。由于考虑了箱梁的约束扭转,该模型能够分析复线或多线铁路桥在偏载作用下的横向振动问题。以桥梁轨道随机不平顺作为激振源,进行了机车过桥的实例分析。计算结果表明,桥梁的车激横向动力响应随车速及轨道不平顺样本的不同而变化,并随桥跨的增加而快速变得显著,车辆偏载对箱梁扭转振动有显著影响,所建立的力学模型是斜拉桥车桥耦合振动分析的实用模型。     

隔震曲线梁桥不同等级地震的振动特性模拟分析

曲线桥梁抗震特性模拟分析对于曲线桥梁隔震、减震有着重要意义。基于隔震曲线桥梁设计过程中的特点,通过非线性水平弹簧单元对铅芯橡胶支座双向非线性的能力进行模拟,根据SAP2000科学选择强震观测地震波,并考量曲线桥梁本身存在的特性对桥梁振动特性产生的影响,针对隔震曲线桥梁在不同等级地震下振动特征进行模拟分析,其中,通过隔震曲线桥梁铅芯橡胶支座模型的构建和梁桥不同等级地震计算模型、输入地震波与传感器量测等步骤得到的模拟结果为:不同地震波与加速度峰值输入过程中,地震动较小下的支座水平刚度比较大,且结构相对稳定;地震幅值增大时,桥梁支座水平刚度减小,且支座的恢复力位移滞回变化曲线面积比较大,能够更多地将地震输入能量消散掉,减小能量不断向曲线桥梁上方传递的速度,可有效减轻地震反应,起到隔震的效果。     

Numerical simulation of dynamic characteristics of a cable-stayed aqueduct bridge

In this paper, a full-scale 3-D finite element model of the Jundushan cable-stayed aqueduct bridge is established with ANSYS Code. The shell, fluid, tension-only spar and beam elements are used for modeling the aqueduct deck, filled water, cables and support towers, respectively. A multi-element cable formulation is introduced to simulate the cable vibration. The dry (without water) and wet (with water) modes of the aqueduct bridge are both extracted and investigated in detail. The dry modes of the aqueduct bridge are basically similar to those of highway cable-stayed bridges. A dry mode may correspond to two types of wet modes, which are called the in-phase (with lower frequency) and out-of-phase (with higher frequency) modes. When the water-structure system vibrates in the in-phase/out-of-phase modes, the aqueduct deck moves and water sloshes in the same/opposite phase-angle, and the sloshing water may take different surface-wave modes. The wet modes of the system reflect the properties of interaction among the deck, towers, cables and water. The in-phase wet frequency generally decreases as the water depth increases, and the out-of-phase wet frequency may increase or decrease as the water depth increases.     

预应力混凝土斜拉桥的地震响应分析

进行地震作用下双塔双索面预应力混凝土斜拉桥时程法分析，了解全桥的内力分布情况，评价抗震性能并针对地震作用下结构动力特性提出了设计建议。     

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.     

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.     

大跨斜拉桥地震动最不利输入方向分析

对于复杂结构的地震反应分析,地震波的最不利输入方向对应着结构的最不利反应。通过一座大跨斜拉桥的具体实例分析,研究了地震动输入方向不同时结构反应的变化情况,结果表明：地震动输入最不利方向和结构本身以及所采用地震波均有关,沿轴向输入并不总是最不利输入方向,同时发现,地震波的长周期成分对大跨斜拉桥结构的地震响应有很大影响。     

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。     

大跨度斜拉管线桥地震反应分析

首先利用Newmark-β法和修正的Newton-Raphson法，提出并推导了一种求解几何非线性地震反应方程的方法。利用该方法对大跨度斜拉管线桥进行了线性和非线性地震响应分析。通过结果比较，得出一些有意义的结论：几何非线性效应对斜拉管线桥的地震反应分析影响很大，在分析中不能忽略，尤其是恒载初始内力。     

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。