考虑模态更新的断索作用下斜拉桥动力响应分析方法

为了考虑斜拉桥拉索断索全过程特征和桥梁结构模态时变特性的影响,反映断索事故中斜拉桥结构动力响应的全过程特征,提出一种考虑断索过程模型和结构模态信息更新的突发断索作用下斜拉桥动力响应分析方法,利用数值模拟主要开展了依托斜拉桥桥例分析典型断索场景下桥梁的动力行为特征和研究断索持时对桥梁动力响应特征的影响规律的工作。结果表明:考虑断索过程特征的模态更新方法较不考虑的情况桥梁结构动力响应峰值增幅近10%,同时整体响应也出现略滞后现象;当不同部位单根主塔拉索断裂时,总结得到了全桥主梁结构动力响应较大类型及峰值位置;发现当断索持时大于结构基本周期时,结构动力放大系数变化较小且幅值接近于1.0;当断索持时为0.01~1.0倍结构基本周期时,随着持时缩短结构响应的动力放大系数变大直至峰值。研究结果可为同类桥型考虑突发断索的设计和事后结构评定提供借鉴和参考。

断索状态下斜拉桥以及桥上列车的动力响应

为研究大跨度公铁两用斜拉桥断索状态下,风、列车动力作用时的动力响应特性,以实际斜拉桥为研究对象建立全桥3维计算模型.使用非线性隐式动力时程算法,分析突然断索时全桥结构的动力响应;研究列车-桥梁耦合作用下,不同突然断索工况发生时,桥梁结构与桥上行驶列车的动力响应;讨论在少量拉索断索后,结构处于静力平衡状态时,风-列车-桥梁耦合动力作用下,桥梁结构与桥上行驶列车的动力响应;使用非线性显式有限元动力时程算法,研究拉索在横向风作用下的断裂下坠状态.研究结果表明:大跨度公铁两用斜拉桥具有较高的安全冗余,跨中双侧较长拉索超过12根断裂后才可能导致连续断索垮塌;单根拉索断裂时其余拉索最大动应力增幅约为100 MPa,对桥梁结构安全性影响较小;列车在桥上行驶时,若发生突然断索,会导致列车加速度响应发生较为明显变化,各个工况计算结果中,最大约为1.5 m/s^(2);单根最长拉索断裂后,列车过桥竖向位移响应增加小于0.01 m,对桥梁刚度影响较小,可保持列车通行;当最长拉索发生断裂时,若横向风速达到30 m/s,可能使断裂拉索坠落在主梁上层车道内,入侵距离约为5 m,影响上层车道的通行安全.

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。

列车制动力对大跨度铁路斜拉桥地震响应影响

以一大跨度铁路斜拉桥为背景,根据高速列车制动模型,获得列车制动力,采用动力时程分析方法,分析列车制动力和地震共同作用及地震单独作用下斜拉桥结构响应,在此基础上,研究列车制动力作用对结构地震响应影响。结果表明,列车制动力作用对地震作用下梁端和塔顶位移影响较塔底剪力和弯矩大。当不设置黏滞阻尼器时,列车制动力对结构地震响应影响不显著;设置黏滞阻尼器后,列车制动力对梁端位移影响显著。

大件运输车作用下宽幅斜拉桥动力响应分析

为研究大件运输车辆作用下桥梁的动力响应,建立了以实际工程为背景的宽幅斜拉桥有限元模型和精细化的车辆有限元模型,并利用LS-DYNA程序的接触算法实现了相较于传统方法更为真实的车-桥耦合振动模拟,以车辆类型、行驶车道、行驶速度等为参数,对比不同工况下桥梁的振动响应。结果表明:在大件运输车辆通过宽幅斜拉桥时,相较于标准车辆会引起桥梁更大的竖向下挠和拉索索力;边车道工况下桥梁的竖向位移变幅和索力变幅大于中间车道工况下的变幅;大件运输车辆行驶速度的提升会使桥梁竖向下挠和拉索索力增加,且相较于中间车道工况,边车道工况下桥梁响应对车速的敏感度更高。

地震和波浪联合作用下大跨度斜拉桥的动力响应研究

为揭示地震和波浪荷载联合作用对大跨度跨海桥梁的影响,以某大跨度跨海斜拉桥为背景,对其动力响应进行研究。采用ANSYS软件建立桥梁空间有限元模型,选取斯托克斯(Stokes)二阶波理论,利用CFD模块模拟波浪荷载作用,基于特克斯特拉(Turkstra)组合规则考虑地震和波浪荷载的联合作用,分析在地震和波浪分别作用和联合作用下桥梁结构的横向位移。结果表明:通过比较不同波高下的桥塔塔顶与主梁主跨跨中横向位移相对差值,发现随波浪荷载的增加,主梁主跨跨中横向位移增幅比较显著;地震和波浪联合作用时桥梁结构的动力响应并不是两者单独作用时桥梁动力响应的简单代数叠加,波浪荷载的存在改变了桥梁动力响应的峰值大小以及出现峰值的时刻;地震和波浪联合作用比波浪单独作用时桥梁结构动力响应明显增大,在跨海桥梁设计时,建议考虑地震和波浪荷载联合作用对结构的影响。

冷库大跨度预应力无梁楼盖竖向地震作用下动力响应研究

为研究冷库板柱-抗震墙结构大跨度预应力无梁楼盖在竖向地震作用下动力响应规律,以上海某冷库工程简化模型为分析对象,首先采用YJK软件进行结构设计,之后采用ABAQUS软件进行静力加载与动力时程分析,考虑多遇地震三向输入、罕遇地震水平双向输入、罕遇地震竖向输入、罕遇地震三向输入地震波等工况,分析结构塑性损伤、各楼层竖向加速度分布、各层柱子轴力、板柱节点冲切力、竖向地震作用等,总结竖向地震影响系数与动力系数的规律。结果表明,竖向地震增加了板柱节点的破坏程度;竖向地震作用下大跨度预应力无梁楼盖各点竖向加速度并非均匀;三向罕遇地震工况下柱轴力与板柱节点冲切力增加显著;竖向罕遇地震工况下结构地震影响系数最大值为0.556,动力系数沿高度变化规律与地震波频谱特性有关,最大值达3.89。设计中可根据分析结果采取差异化增强重点部位承载力与抗震性能的措施。

大跨度斜拉桥考虑桩土水耦合效应下的多点激励动力响应分析

计算Ruiz和Penzien模型下的苏通桥场地功率谱模型,利用多点激励分析方法大跨度桥的动力响应,分析时利用附加质量法考虑流体效应与粘弹性等价边界形式考虑土的效应。分析发现,对于桩-土-水-结构模型,苏通长江公路大桥主塔的内力响应呈现出逐渐减小趋势,塔的内力响应峰值存在一定的相位差效应。

结构参数变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响分析

以武汉西四环汉江特大桥为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立斜拉桥空间动力学分析模型,分析二期恒载变化、拉索损伤和拉索断裂等结构因素变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响。结果表明,二期恒载的变化和少数拉索的断裂对大跨度斜拉桥动力特性的影响很小,但拉索损伤会导致大跨度斜拉桥振动频率发生较显著变化,其中拉索有效面积的变化对斜拉桥动力特性的影响最显著。

大跨度高低塔斜拉桥车-桥动力响应

针对大跨度高低塔斜拉桥刚度非对称将导致车-桥空间耦合振动过程更为复杂这一现象,以主跨480 m的高低塔钢箱叠合梁斜拉桥——重庆南纪门长江大桥为工程背景,基于车-桥动力相互作用理论,采用自编程建立车-桥耦合动力模型,分析不同行车模式(列车运行速度、编组数量、运行方向)和高低塔侧刚度差异对车-桥动力响应的影响。结果表明:随着列车运行速度的提高,车-桥系统振动增大;随着列车编组数量的增加,列车振动无明显变化,桥梁振动逐渐增大;桥梁主跨跨中竖向动位移对列车编组数量更敏感,跨中竖向加速度对列车运行速度更敏感;列车运行方向对列车振动影响较小,对桥梁振动则有较大影响;低塔侧主梁各位置处的振动较高塔侧更大。

断索工况下风攻角对曲梁单边斜拉桥动力响应影响分析

风攻角的变化可能会对桥梁的风致振动产生不利影响。基于有限元模拟和节段模型风洞试验,分析了5种风攻角工况下曲梁单边斜拉桥的风振响应。结果表明:在断索全过程中,随着风攻角的增大,桥梁跨中位移和加速度极值以及拉索张力均先增大后减小且在15°时达到最大,在抗风设计中应着重考虑最不利风攻角。动力放大系数(dynamic amplification factor, DAF)推荐值应考虑风攻角15°时拉索断裂引起的风振放大效应,有助于为同类型桥的抗风设计提供借鉴。

大跨度钢结构屋盖风荷载作用下的动力响应与稳定性分析

在现代建筑技术飞速发展的今天,大跨度钢结构屋盖因其独特空间形态、良好受力性能以及广泛应用前景,在体育馆、会展中心、机场航站楼等大型公共建筑中得到了越来越多应用。然而,这类结构因其柔性大、阻尼小等特点,使其对风荷载的敏感度较高。同时,风荷载的随机性、非定常性以及结构自身的非线性特征,使得准确预测和分析结构在风荷载作用下的动力响应成为一项具有挑战性的任务。为此,本文深入运用综合应用数值模拟以及理论分析等方法,系统研究大跨度钢结构屋盖在风荷载作用下的动力响应特性及其稳定性,希望为同类工程的设计和施工提供参考。

斜拉桥在地震与列车荷载同时作用下的动力响应分析

为探讨在地震荷载作用下斜拉桥-列车系统的动力响应行为,运用桥梁结构动力学与车辆动力学的理论方法,通过车-桥耦合系统在地震动和轨道不平顺激励下的振动分析模型及相应的仿真计算程序,以跨越长江的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥方案为研究对象,对在典型地震波激励下列车过桥的全过程进行了模拟。结果表明,地震对斜拉桥上运行列车的安全性有重要影响。

大跨度斜拉桥多维多点随机地震激励响应分析

为研究大跨度斜拉桥地震激励下的平稳随机响应规律,以某大跨度斜拉桥为例,用ANSYS软件建立了三维有限元分析模型.考虑地震动的多维性、行波效应、部分相干效应及局部场地效应对主梁及主塔位移和内力随机响应的影响,用该模型分析了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的响应.研究结果表明:相对于一致激励,大跨度斜拉桥在多维多点激励下的结构响应显著增大,主梁的纵向位移增大了约2.3倍,1号塔顶的纵向位移和塔底横向弯矩分别增大了约2.2和2.3倍;仅考虑一致地震激励不能保证大跨度斜拉桥的结构安全;考虑行波效应时斜拉桥的地震响应减小,相干效应较小可忽略,软场地条件下结构的地震响应更大.

大跨度公铁两用斜拉桥车桥动力分析

以某公铁两用斜拉桥为研究对象 ,借助空间杆系有限元方法 ,用等效格子梁来模拟公路与铁路正交异性板钢桥面 ,建立了公铁两用斜拉桥的动力分析模型 ;分别用自编的桥梁动力分析程序BDAP及通用软件SAP93计算了该斜拉桥的空间自振特性 ,两者取得较好的一致。最后 ,采用所建立的桥梁动力分析模型 ,对其在高速ICE列车作用下的车桥空间耦合振动进行了计算与分析。

落石冲击下隧道大跨度棚洞的动力响应数值分析与抗冲击研究

为研究大跨度棚洞在落石冲击下的力学性能以及轻质土的抗冲击性能,根据所确定的落石冲击能量,利用动力有限元数值方法对山岭隧道大跨度棚洞受落石冲击作用的动力响应进行了分析,研究了棚洞钢筋混凝土结构受落石冲击作用的损伤特性,将不同工况下的冲击深度时程曲线和冲击力时程曲线进行了对比,比较了棚洞顶部回填普通土和轻质土时对落石冲击作用的缓冲效果,并给出了棚洞顶部回填材料及其回填土厚度的建议。

大跨度斜拉桥三维有限元动力模型的建立

针对大跨度斜拉桥动力分析的现有桥面系模型的不足，提出了一种适用于叠合梁桥面系的新型双主梁模型．该模型既保证了桥面系刚度系统和质量系统的等效性，也使模型的节点数和单元数维持在一个较少的水平，提高了计算效率采用文中提出的双主梁模型和传统的三主梁模型对广州鹤洞大桥进行了动力特性分析。

大跨度斜拉桥地震动线性与非线性响应分析

论述了大跨度斜拉桥非线性因素的来源及非线性行为描述方法 ,提出了大跨度斜拉桥的非线性计算中有待进一步研究的问题 ,考虑梁 -柱相互作用的非线性有限元格式 ,建立了以修正拉格朗日法为基础的非线性有限元方程并编制了程序 ,并针对岳阳洞庭湖大桥地震动作用下的线性与非线性响应进行了计算 ,验证了该方法和程序的正确性和有效性 ,及很好的工程适应性 .

考虑温度变形的大跨度拱桥行车动力响应分析

研究目的:为研究温度作用下大跨度拱桥轨道静态平顺性,以及轨道温度变形对行车动力响应的影响,以目前世界最大跨度的钢箱提篮拱桥南广高速铁路西江桥为研究对象,基于梁轨相互作用模型计算温度变形下轨道静态高低不平顺校核值,并与轨道静态不平顺验收指标进行对比;将温度作用引起的轨道变形叠加到轨道不平顺样本中,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展高速铁路大跨度拱桥车-桥耦合振动及列车走行性分析。研究结论:(1)温度作用下桥面会发生较大竖向变形,导致钢轨变形300 m弦长高低不平顺指标超过轨道静态验收标准;(2)考虑温度变形后,桥梁动力响应及列车行车安全性指标和乘坐舒适度指标变化幅度不大,且均满足现行规范要求;(3)建议大跨度桥梁轨道变形静态验收时,以竖曲线半径指标替代300 m弦长验收指标,并辅以车桥耦合动力响应分析进行综合判断;(4)本研究成果可为完善大跨度桥上轨道变形验收指标提供参考。

大跨度斜拉桥三维动力有限元建模方法的研究

斜拉桥是大跨度桥梁采用的重要结构形式,其计算模型的好坏直接关系到计算分析的准确可靠性。本文对大跨度斜拉桥三维有限元动力模型建立技术的各个关键环节进行了详细剖析,并对实际的建模及调整提出了完整的解决方法,通过建立某大跨度斜拉桥的三维有限元动力模型,并利用试验测试的模态结果,验证了该模型的准确性和建模方法的有效性。最后对准确有效地建立大跨度斜拉桥的三维有限元动力模型提出了若干有益的建议。