人行悬索桥的步行参数研究

以九峰山人行悬索桥为观测点,采用视频记录与人工筛选相结合的方法获取了2236个行人样本的实测数据,进而统计得到人行悬索桥上的行人步行参数(步频、步幅和步速)的分布特性和统计值,并给出了人行悬索桥上的步频-步速、步幅-步速和步频-步幅之间的转换关系式,得到以下结论:1)在人行悬索桥上,全部行人的步行参数都服从正态分布,即步频~N(1.726,0.258)Hz、步幅~N(0.596,0.094)m、步速~N(1.013,0.260)m/s,它们的合理性也在某工程实例的应用中得以验证;2)人行悬索桥上的行人步行参数的均值(标准差)要小于(大于)其他行走环境所统计得到的行人步行参数的均值(标准差);3)中国人的步频和步幅的均值(标准差)都小于(大于)西方人的步频和步幅的均值(标准差).因此,在设计我国的人行悬索桥时,不能直接采用其他人种和行走环境的行人步行参数的统计值,而应采用适合于人行悬索桥的步行参数.

栏杆对景区人行悬索桥主梁涡振性能影响研究

为研究桥面栏杆对主梁涡振性能的影响,以国内某座宽跨比为0.0284的景区人行悬索桥为工程背景,采用CFD数值模拟方法分别对有栏杆、无栏杆主梁的涡振响应特性进行分析计算,并针对桥面栏杆的栏杆形式、不同透风率对主梁涡振特性的影响规律进行分析总结。在此基础上,从涡脱演化形式、风压系数分布揭示其对主梁涡振性能的影响机理。研究结果表明,设置栏杆后,主梁的最大涡振幅值达到无栏杆主梁的2.2倍;增大栏杆弧度会引起主梁涡振幅值增大,但增大栏杆透风率可以有效降低主梁涡振幅值;相较于无栏杆,有栏杆主梁上表面形成的漩涡尺度更大、数量更多,平均风压系数和脉动风压系数曲线均出现较大波动,这种较大波动在一定程度上说明了设置栏杆后主梁涡振幅值增大的原因。

人行悬索桥结构参数对舒适度的影响研究

以人行悬索桥为研究对象,根据我国行人的步行特性,用影响线原理将同步调行人荷载分别以集中力的方式单独施加在结构最不利位置,进行人致振动响应分析,最终求得最大振动响应,并且对主缆吊索间距、加劲梁布置形式以及抗风缆分张角度的改变,给人行悬索桥舒适度带来的影响进行了探究。结果表明:结构的舒适度会随着行人数量或步频的增大而变差,因此要严格控制桥上的行人数量和步频,保证结构的舒适度;基于背景工程,以舒适度为选型标准,最终确定出吊索间距应选择3.0 m或6.0 m,加劲梁应选择“三根纵梁+全部斜撑”的布置形式,抗风缆分张角度在30°、45°或60°中选择为宜。

单索面曲梁人行悬索桥设计探讨

单索面曲梁人行悬索桥桥型新颖美观,空间异型曲面结构受力复杂。单侧悬吊曲梁承受偏心力矩和水平分力,通过调整三角形截面桁架梁的重心位置和主梁悬吊点的高度,桁架梁上弦杆和下弦杆的水平径向抵抗力均指向曲线外,实现曲线杆件以轴向受拉为主,提高其稳定性。单侧倾斜空间索面布置于曲梁外侧,利用有限元迭代计算修正空间主缆节点坐标、内力及吊索张拉力,得到成桥线形。斜塔两侧主缆形成水平夹角,通过在塔顶张拉2根背索平衡主缆水平分力,确保主塔的整体稳定性。结合跨径300 m单索面曲梁人行悬索桥设计,有限元模型计算结果表明,承载力和变形满足规范要求,为同类型桥梁设计提供参考。

人群-桥梁耦合振动下人行悬索桥振动研究

文章在人行荷载模型和人体动力模型研究的基础上,提出由动力特性不变的主体质量、主体刚度、主体阻尼和动力特性变化的耦合质量组成的人体竖向动力模型,同时以傅立叶级数模拟人行侧向荷载,分析行人与桥梁所受的荷载,建立动力平衡方程;借鉴车桥耦合振动分析,兼顾分析的方便性和结果的可靠性,基于行人与桥梁之间位移协调关系和力的协调关系,利用ANSYS求解桥梁动力平衡方程,采用Newmark法求解人体动力平衡方程,实现人桥耦合振动的分析;以某大跨度人行悬索桥为工程背景,分析步频、人群行走模式和人群密度对耦合系统振动响应的影响;对比各国规范对人体振动舒适度评价指标的规定,结合影响参数分析结果,确定合理的舒适度评价指标,进而估计该桥的容许上桥人数。研究表明:步频、人群行走模式和人群密度对结构振动响应的影响经常不是单一的,而多是两种或三种参数的综合;相比峰值加速度,均方根加速度更适合作为振动响应参数分析及舒适度评价指标;人群异步行走时的总乘坐值均低于舒适度评价指标;人群同步行走时,快走的容许上桥人数最少,正常行走时次之,慢走时最多。

抗风缆对人行悬索桥荷载试验的影响分析

本文以某人行悬索桥为研究对象,分析不同抗风缆状态对桥梁检测工作的影响。分析结果表明:人行悬索桥抗风缆内力状态不同对桥梁静载试验期间的理论值存在较大影响,故理论计算时需考虑抗风缆对桥梁的刚度影响以及试验荷载对桥梁结构的非线性影响;人行悬索桥抗风缆对静载试验期间加劲梁纵向变形影响较大,且抗风缆成桥内力大小与加劲梁纵向约束效果呈正相关。因此,对抗风缆松动或未设置抗风缆的柔性人行悬索桥,在静载试验期间应密切监测梁端位移,防止纵向位移过大对桥梁伸缩缝装置或加劲梁支座造成破坏。

某人行悬索桥静力荷载试验研究

以某人行悬索桥工程的静力荷载试验为例,分析了静载试验的具体内容和有限元模型、测试截面、测点布置、试验荷载布置方式等试验方法,并且介绍了跨中截面挠度、塔顶纵桥向水平位移、主缆锚跨索股最大张力增量等静载数据的分析方式,希望能为同类型工程开展静力荷载试验工作提供参考借鉴。

山坡锚固式超大跨径空间缆索人行悬索桥探讨

为了降低峡谷景区超大跨径人行悬索桥的造价,提出一种山坡锚固式空间交叉网缆索体系的人行悬索桥。在峡谷景区两侧岩石山坡体之上,分散锚固马鞍抛物面空间交叉网缆索体系,取消桥塔结构,降低造价。相比左右两根互相分离的平行缆索体系,马鞍抛物面空间交叉网缆索体系可以产生水平向的分力,解决了人行悬索桥的大幅度侧向摆动问题,提高了峡谷景区人行悬索桥的抗风稳定性。结合某500 m级峡谷景区超大跨径人行悬索桥工程,开展动力模态分析,以便验证山坡锚固式空间缆索体系人行悬索桥的优越性。

大跨度人行悬索桥抗风缆经济化设计的研究

空间抗风缆是提高大跨度人行悬索桥刚度的常用结构,其用钢量较高(普遍超过主缆用钢量的30%,甚至超过60%),对工程造价影响较大。为设计经济合理的抗风缆结构,依据国内现行规范分析结构强度、刚度、抗风稳定性等静动力特性控制指标要求,从结构总体布置参数拟定、静力分析选型、抗风稳定性验证等方面普适性地阐述满足静动力指标要求的抗风缆设计流程,并深入研究抗风缆总体布置中理论倾角及矢跨比选取、结构选型中初始截面尺寸及初张拉力拟定、抗风稳定性中动力特性参数影响等方面的关键技术要点。为详细展示实际工程中经济合理的抗风缆设计过程,以某峡谷景区300 m主跨人行悬索桥为工程实例,按普适性设计流程初拟多种抗风缆结构方案,经全桥有限元理论分析及节段模型风洞试验比选验证后选出经济性相对较好的抗风缆布置方案;抗风缆系统理论斜面水平夹角为30°,理论矢跨比为:1/12,单侧抗风主缆采用7根直径D52 mm钢丝绳(6×55SWS+IWR),用钢量约为主缆的58%,抗风缆强度及全桥整体结构刚度满足静力设计指标要求,全桥结构的静风稳定性及颤振稳定性满足规范要求。研究成果可为后期类似项目设计提供参考。

大跨人行悬索桥纵横主梁涡振性能研究

为掌握大跨人行悬索桥纵横主梁涡振性能,以国内拟建的一座宽跨比为0.0284的人行悬索桥为工程背景,对其涡振响应特性及发生机理进行了研究。采用数值方法分析了该主梁涡振响应、流场涡脱演化、风压分布以及涡激振动贡献系数在-3°、0°和3°风攻角下的特性。结果表明,随着风攻角由正转负,主梁竖弯涡振性能变差,其风速锁定区间向低风速区偏移,最大竖弯涡振幅值增大,最不利扭转涡振出现在0°风攻角下。由于主梁下表面多个工字钢纵梁的阻挡作用,导致主梁下部气流旋涡运动状态复杂,其对涡振响应影响显著。脉动风压系数随风攻角的变化规律复杂,主梁上、下表面脉动风压系数极值分别出现在-3°和3°风攻角下。不同风攻角下,主梁上、下表面的涡激振动正贡献系数极值均出现在尾流端且作用范围较大,此为结构竖弯涡振响应的主要贡献区域。

索承式人行悬索桥自振特性及弯扭耦合特征分析

为了研究索承式人行桥的自振特性及其弯扭耦合特征,以某实际工程为例,采用Midas软件建立了有限元模型,将各振型中横弯分量和扭转分量贡献度的比值定义为弯扭耦合系数β,分析了索承式人行桥振型模态的弯扭耦合特征,以及主缆矢跨比λc、抗风缆矢跨比λw和抗风缆倾角α对自振特性及弯扭耦合特征的影响。研究发现,竖弯振动不存在与其他振型分量的耦合,而横弯和扭转振型存在耦合,且随振动阶数增加,弯扭耦合系数β减小,振型由横弯为主逐渐过渡到以扭转为主;随主缆矢跨比λc减小,弯扭耦合振型频率增大,β减小;随抗风缆矢跨比λw的减小,以横弯为主的弯扭振型(β≥1)频率下降,以扭转为主的则略有增大;增大抗风缆倾角α会使桥梁整体横向刚度下降,但抗扭刚度增加。

某公园120 m跨地锚式人行悬索桥设计

永新湿地公园人行景观桥是连接仰山公园和湿地公园的一座主跨120 m的双塔空间双索面地锚式悬索桥,桥面净宽3.35 m,桥面中间设置20 m长的玻璃桥面;通过对该桥主要设计标准、结构设计、计算分析的简要介绍,阐述了对大跨度人行悬索桥的设计思路和方法,有助于同类型人行索桥设计经验的借鉴。

大跨径人行悬索桥合理成桥状态确定和结构参数敏感性分析

为优化大跨径人行悬索桥设计方法,文章以一座双塔地锚式人行悬索桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立全桥模型,通过改变跨度比、主缆矢跨比、塔梁约束形式、索塔约束形式等参数,对大跨径人行悬索桥结构参数进行敏感性分析,研究其改变对结构静力性能的影响,同时分析抗风缆对大跨径人行悬索桥动力特性的影响。结果表明:合理增大主缆矢跨比对减小主缆应力和主塔内力起明显作用;索塔滑移的约束形式能够极大降低塔底弯矩;塔梁铰接的约束形式更适合此类大跨径人行悬索桥;合理增大跨度比可以减小锚碇锚固端的拉力与主塔内力;架设抗风缆大幅度提高了结构刚度,也提高了结构整体稳定性。

力密度法在空间索面人行悬索桥主缆找形分析中的应用

在空间索面人行悬索桥的主缆找形分析中,采用力密度法建立结构平衡方程的节点坐标系,经过多次迭代求解出控制条件下主缆的目标线形。以某空间索面人行悬索桥为基础设计,通过Matlab编程计算主缆线形,对计算结果采取Midas/Civil有限元软件建立空间三维模型并进行自平衡验证和位移分析,结果表明力密度法适用于空间索面人行悬索桥的主缆找形问题并满足工程精度要求,且具有收敛稳定、高效率和高精度的特点。

新疆某景区地锚式人行悬索桥设计研究

悬索桥由于其气势磅礴、跨越能力大,造型轻盈优美,能和山间沟壑融为一体,游客体验感强,深受游客的喜欢,目前被广泛应用于景区和公园。介绍了景区地锚式人行悬索桥设计的要点,并以新疆某公园一人行悬索桥的设计为例讲述了人行悬索桥的设计思路和方法。

浅谈人行悬索桥设计与施工

人行悬索桥是由主缆、吊索、边索和横梁组成的一种新型桥梁,一般由主梁、加劲梁和吊索组成。为探索建设大跨径人行悬索桥的可行性,本文依托某地水电站建设项目,基于水库蓄水后再修建的悬索桥,并根据目前悬索桥建设阶段的施工计划,提出并联钢索组合的方法,研究大跨径人行悬索桥和桥面体系的设计与施工可行性,以期对今后大跨度人行悬索桥的结构优化提供借鉴。

大跨人行悬索桥非线性静风稳定性分析

基于风洞试验所测加劲梁静力三分力系数,在综合考虑静风荷载非线性、结构几何非线性基础上,采用双重迭代计算分析方法对主跨420 m大跨窄人行悬索桥进行静风稳定性全过程分析。结果表明,结构变形随风速变化呈明显非线性,静风失稳形态弯曲扭转空间耦合变形特征显著;较公路桥大跨人行悬索桥主缆提供的扭转刚度比重更大,跟踪两主缆跨中应力随风速变化情况可定义静风失稳临界风速及与分析静风失稳原因;非零初始风攻角会降低静风失稳临界风速;中央扣及抗风缆均能提高静风失稳临界风速。施加中央扣措施,失稳形态为主梁结构弯扭失稳;施加抗风缆措施,失稳形态为抗风拉索、抗风缆应力松弛导致局部结构失稳。该研究可为大跨窄桥静风稳定性能及提高静风稳定性提供科学依据及参考。

无塔非对称人行悬索桥静风稳定性研究

基于结构稳定性分析方法,借助大型有限元分析程序ANSYS,以某无塔非对称人行悬索桥为实例,建立了4个有限元计算模型,分别对设置有抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、有风缆的混凝土桥面板悬索桥结构和不设置抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、混凝土桥面板悬索桥结构进行了静风稳定性研究。研究结果表明,质量较大混凝土桥面板比钢桥面板更有利于结构抗风,设置风缆能有效地限制结构在风荷载作用下的横向位移,提高结构失稳风速,研究还发现,若将抗风缆和混凝土桥面板有效地结合最有利于结构抗风,且效果十分明显。

无塔非对称人行悬索桥动力特性影响参数研究

基于有限元理论,以某无塔非对称人行悬索桥为例,借助大型有限元通用计算程序,建立有限元模型,对该桥的动力特性进行分析。研究了桥面宽度、加劲梁刚度、抗风缆等结构参数对结构自振特性的影响。结果表明,当桥面宽度及加劲梁刚度变化时,对结构自振基频的影响在2%-18.9%之间,影响很小,但对称设置的风缆能以较大程度地增大结构整体抗扭、抗弯刚度,结构自振基频提高幅度达143%,效果十分明显。

某双塔三跨自锚式人行悬索桥静动力行为分析

自锚式人行悬索桥以其造型优美,对地形适应性强,在旅游等地的应用越来越多。该文以某公园25+70+25m双塔三跨自锚式人行悬索桥设计为背景,基于Midas/Civil2010有限元分析软件,对桥梁结构的静力及动力指标进行分析和研究。发现静力荷载作用下该桥主要构件的应力和位移均满足要求;而模态分析结果表明:该桥在动力荷载作用下可能会出现多种结构振型同时被激发,因此进行自锚式人行悬索桥的结构设计必须考虑多种结构振型的组合,从而提高结构的抗震能力和稳定系数。