大跨桥梁抖振时域分析的程序化方法

介绍了一套以通用有限元软件为平台进行抖振时域分析的程序化方法,重点分析了作用在有限元模型加载节点上的随机抖振荷载的模拟方法。依照改进的Deodatis谱表示法给出了脉动风速场模拟程序的流程图。基于准定常假定,推导了便于有限元软件加载的脉动风速和抖振力时程之间的简化转换公式。按照该程序化方法,使用ANSYS软件对龙潭河特大桥进行了风致抖振时域分析,验证了该方法的实用性和有效性。

基于虚拟激励法的大跨桥梁抖振内力分析

桥梁抖振内力分析是大跨桥梁抗风设计中的一项重要课题。目前,通常采用等效静风荷载的方法来计算桥梁抖振内力。本文将虚拟激励法应用到桥梁抖振内力分析中来,考虑多模态耦合效应,建立了直接应用随机振动方法计算桥梁抖振内力的快速算法。最后,以主跨为628m的某大跨斜拉桥为例进行了多模态耦合抖振内力分析,结果表明:高阶模态的参与将使主梁抖振内力增大,主梁抖振内力的峰因子介于3.4至4.0之间。

基于时频混合格式的桥梁抖振响应计算方法

利用一种时频混合格式计算桥梁在紊流风激励下的抖振时程响应。针对动力风荷载既有时域内定义的抖振激励力,又有用频域内的颤振导数来定义的与结构自身运动有关的气弹自激力,存在时频混合项的特点,引入时频混合格式的AFT方法来计算桥梁抖振时程响应;在保持频域计算高效性的同时,又通过拟力概念在时域计算结构非线性不平衡力和气弹力造成的振型耦合,通过迭代使其收敛。通过算例验证了该格式是一种可行的计算桥梁抖振响应的方法。

钢桁梁桥主桥设计比选及顶推施工抖振数值模拟研究

风致抖振响应对于桥梁顶推施工过程具有重要的影响。以张家口市宣化区胜利路桥新建工程为对象,开展主桥桥型设计比选研究,并采用ANSYS进行顶推施工抖振响应数值模拟。对主桥桥型设计进行比选,选择采用钢桥面系,带竖杆华仑桁架,钢-混凝土组合桥面铺装的简支钢桁架桥分幅桥梁方案。风荷载作用下,同一横断面处不同主桁处支座反力不同,对竖向支座反力而言,下游边桁架处最大,中间支座反力次之,上游支座反力最小。计算发现,在不考虑、考虑墩梁耦合效应两种状态时,下游边桁架支座反力峰值分别占恒载反力的10.5%和13%,中桁架支座反力峰值分别占恒载反力的5%、6.9%,上游边桁架支座反力峰值约占恒载反力的比例分别是6.5%、7.1%,可见墩梁耦合效应对该桥的抖振响应影响较小,可以忽略。结论可为今后类似工程设计与施工提供参考。

大跨悬索桥三维非平稳耦合抖振分析

基于Priestley(1967)演变功率谱模型,并采用Lin和Yang(1983)的建议,建立了脉动风速的非平稳功率谱模型。依据此模型,采用三维有限元法,建立了大跨桥梁非平稳耦合抖振运动方程。然后,将虚拟激励法和精细时程积分法相结合,建立了求解桥梁三维非平稳耦合抖振运动方程的快速算法。以某大跨悬索桥为例,分析了该桥的非平稳耦合抖振响应,并与平稳耦合抖振响应进行了比较。计算结果表明:随着脉动风速平稳部分持时的增大,非平稳抖振分析结果逐渐收敛于平稳抖振分析结果;但若脉动风速的平稳部分持时较短,非平稳抖振分析结果将低于平稳抖振分析结果。

基于SVM和最大熵模型的桥梁极值风速预测研究

大跨度桥梁对极值风荷载作用十分敏感,基于桥址处长期实测风速数据得到合理的极值风速至关重要。由于在桥址处进行长期风速监测较难实现,研究极值风速预测方法对于大跨度桥梁抗风研究具有重要意义。以泉州湾高速铁路斜拉桥为工程背景,提出一种基于支持向量机(SVM)和最大熵模型的极值风速预测方法。通过临近风速观测塔与桥面风速仪同步实测短期风速数据建立SVM风速预测模型,预测得到桥面长达3 a的平均风速数据,进而采用最大熵方法计算得到桥梁高度处不同重现期内极值风速,最后采用时域分析方法进行桥梁抖振响应分析,探讨不同风速下桥梁抖振响应的差异。研究结果表明:SVM模型应用于风速预测效果比较理想,测试集预测风速与实测风速均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为0.115和0.252。基于桥面预测平均风速样本,采用最大熵理论计算得到100 a重现期极值风速为21.52 m/s,小于泉州湾高铁斜拉桥抗风设计时采用的极值风速49.4 m/s。SVM模型预测得到的极值风速对应的主梁跨中位置横向、竖向和Rotx扭转抖振位移响应峰值与采用设计风速为49.4 m/s的桥梁抖振响应比较,降幅分别为80.3%,79.6%和78.7%。桥梁抖振响应受平均风速影响较大,选择准确的桥址处极值风速对桥梁抖振响应研究至关重要。研究结果可应用于仅有短期实测风速数据的桥梁得到合理的极值风速,为大跨度桥梁抗风研究提供参考。

中跨斜拉桥拉索振动及其抑振研究

本文以风载下桥梁的抖振引起的拉索振动为研究对象,首先通过AN SY S进行实桥建模,用接近实际的单元来模拟拉索,并编程对拉索位于桥面端施以简谐位移激励,得到拉索在桥梁竖向抖振下引起的拉索最大振幅,最后通过对拉索施加阻尼器,得到油压阻尼器即能起到很好的抑振效果.

非流线型截面气动导纳识别的零点分离法

抖振响应是大跨度桥梁风致振动研究中的一个重要部分,而气动导纳是抖振力表达式中的重要参数.目前,仅对于流线型截面存在气动导纳的解析表达式,而对于非流线型截面的气动导纳研究,尚处于探索阶段.利用静力三分力系数零值点,分离顺风向脉动风作用和横风向脉动风作用,分批识别6个气动导纳,即零点分离法.首次实现了6个气动导纳函数的完整识别,为气动导纳研究探索了一条新思路.其中,抖振力测量采用模型表面压力测量积分的方法,取得了良好的效果.

平板气动导纳识别理论及测量

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数 .首先推导了能够有效测量 6个气动导纳修正系数的理论公式 ;然后通过直接测量脉动风速的 2个分量及由 2个分量引起平板上的抖振力 ,采用互功率谱法计算得出了平板在不同风速、不同攻角下的 6个气动导纳修正系数 ;介绍了利用风洞中的格栅紊流和基座式高频天平对平板的气动导纳进行试验识别的方法 。