基于核密度估计法的大跨度非对称悬索桥碰撞概率分析

为了对随机地震作用下大跨度非对称悬索桥的梁端碰撞概率进行评估,基于OpenSEES建立了一座典型实例桥的三维非线性有限元模型,综合考虑了地震动与模型参数的双重随机特性,采用拉丁超立方抽样与核密度估计方法建立了桥梁碰撞概率模型,并验证了该方法的有效性,最后分析了桥梁结构随机参数、伸缩缝宽度及非线性阻尼器对悬索桥梁端碰撞概率的影响。分析结果表明:若忽略桥梁结构参数的不确定性可能会高估桥梁的碰撞概率,其最大误差可达122%;大震作用下非线性阻尼器可以显著减小桥梁的碰撞概率,且阻尼器的减震效果随着伸缩缝宽度增大而越加明显;当PGA<0.7g时,通过设置阻尼器不仅可以减小悬索桥的碰撞力峰值,而且可以减少梁端碰撞次数;当PGA>0.7g时,阻尼器对碰撞次数影响较小,但能明显降低其碰撞力。

基于非对称悬索桥的振动基频估算公式

为了便于快速计算非对称悬索桥的振动基频,文章基于主缆不等高支撑的悬索桥,应用Rayleigh法,分别推导了一阶竖弯和扭转振动基频估算公式,对于一阶正对称的竖弯和扭转基频,提出了修正规范公式的非对称结构参数影响因子,并推导了扭弯基频比公式,最后通过有限元法验证估算公式的精度。研究结果表明:非对称悬索桥一阶反对称的竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而对于一阶正对称竖弯和扭转基频,当非对称结构敏感性参数ξ大于0.1时,基频减小的幅度明显显著;推导的估算公式计算解与有限元解的误差能满足设计阶段的要求,该公式可以方便指导非对称悬索桥的方案选择和初步设计。

非对称悬索桥施工过程抗风稳定性研究

以目前世界最大跨度的非对称结构型式的悬索桥——西堠门大桥为工程背景,分别模拟主梁从中跨跨中向两侧桥塔、从两侧桥塔向中跨跨中以及从两侧桥塔和中跨跨中同时向中跨四分点处对称拼装的施工顺序,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,分析了主梁拼装过程结构的动力特性、空气静力和动力稳定性的演变规律,并从抗风稳定性角度提出了合理的主梁拼装顺序.结果表明:主梁从中跨跨中向两侧桥塔对称拼装时,结构可以获得较大的自振频率,同时具有较好的空气动力稳定性;主梁从两侧桥塔向中跨跨中对称拼装施工时,结构的静风稳定性最好;从总体抗风稳定性而言,主梁采用从中跨跨中向两侧桥塔对称拼装的施工顺序则比较有利.

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明:不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。

基于Rayleigh法的独塔非对称悬索桥基频简化算法

为了便于计算独塔非对称悬索桥振动基频,采用Rayleigh法分别推导了一阶正、反对称竖弯及扭转振动基频估算公式,考虑了不对称跨径布置对振动基频的影响,并提出了非对称独塔悬索桥合理的跨径比例。将表征跨径关系的参数k取1即可得到独塔双跨对称悬索桥的基频估算公式,最后通过有限元法验证估算公式的有效性和可靠性。研究结果表明:独塔非对称悬索桥一阶正、反对称竖弯、扭转频率的有限元解和文中解的误差都在10%以内,表明推导的估算公式解与有限元解误差能满足设计阶段的要求,最后讨论了跨径相关系数变化对竖弯和扭转基频的影响并给出了合理边中跨比的建议,该公式可以方便指导独塔悬索桥方案设计和动力计算。

大跨度非对称悬索桥的颤振稳定性研究

为了研究大跨度非对称悬索桥在不同非对称类型下的颤振稳定性,以主跨为628 m的某主缆不等高支承悬索桥为工程背景,基于全模态的三维频域颤振分析方法对悬索桥进行颤振稳定性分析。利用ANSYS建立了主缆不等高支承(支承高差0~40 m)和边跨跨度非对称(边跨跨度差0~40 m)悬索桥有限元分析模型,并编制相应双参数搜索迭代的APDL计算程序进行三维颤振稳定性分析。结果表明:在构造不等高支承悬索桥时,随着支承高差的增大,低阶模态频率变化较小,高阶模态范围逐渐减小;弯扭频率比随着支承高差增加而不断减少,高差越大弯扭频率比降低越快;桥梁颤振临界风速随着支承高差增大而不断降低,使得由于主缆不等高支承高差所引起的非对称结构形式对大跨度悬索桥梁结构的颤振稳定性有所降低;在构造边跨跨度非对称悬索桥时,弯扭频率比随着边跨跨度差增加而减小;随着支承跨度差的不断增大,悬索桥梁结构的颤振临界风速不断减小,但减小幅度很小,影响不大,在边跨跨度差较小时几乎可以不考虑对悬索结构的颤振稳定性影响。

某两跨非对称悬索桥的吊梁顺序优化

文章依托工程为一座双跨双铰非对称悬索桥,不对称的结构反应形式加大了主梁吊装过程中的主塔不利因素,故本文从优化吊梁方案、制定合理顶推方案这两个方面入手,通过有限元软件Midas Civil进行理论验证,得出较为科学的方案成果,也为之后同类型桥梁的施工建设提供相应参考依据。

非对称悬索桥力学特性分析

为深入探究非对称悬索桥的力学特性,明确其结构设计的重点,基于工程实例建立了相应的有限元模型,并分别研究成桥状态下的静力特性和动力特性。研究结果表明:非对称悬索桥的静力特性与大跨单跨悬索桥较为接近,同时其动力特性与大跨度悬索桥柔性结构的振动规律拟合性较好。

脉冲型地震作用下大跨度非对称悬索桥地震反应分析

为探究近断层脉冲型地震作用下大跨度非对称悬索桥的地震响应特点,基于SAP2000软件平台建立其三维有限元模型,采用非线性时程分析方法研究了近断层脉冲效应、场地土效应对4个不同概率水平地震动作用下主梁、桥塔的动力响应的影响,最后对黏滞阻尼器的耗能减震效果进行了评价。研究表明:近断层脉冲效应对悬索桥的抗震性能影响显著,其对梁端位移、主塔内力具有明显的放大效应,其中50年超越概率10%时的下塔柱截面弯矩、剪力、曲率的放大系数η分别为1.98、1.07、3.35,由脉冲效应引起的结构响应的放大程度受不规则场地土条件、地震动概率水平的影响较大;近断层脉冲效应下黏滞阻尼器对位移的减震效果显著,减震率高达69%,且明显优于对桥塔弯矩、剪力的减震效果;受场地土效应与脉冲效应的共同影响,一致软土场地条件下阻尼器发挥的减震效果最差。

非对称悬索桥对称竖弯基频的实用计算公式

为了方便计算非对称悬索桥的对称竖弯自振基频,采用Rayleigh法分别推导了不考虑和考虑边缆和主塔刚度影响下的非对称悬索桥一阶对称竖弯自振基频的近似计算公式,提出了修正规范公式的非对称结构参数影响因子和计入边缆和主塔刚度的非对称结构参数影响因子,并给出了边缆和主塔刚度对竖向自振基频的影响系数的表达式,最后通过有限元法验证近似公式的精度.研究结果表明:在计算非对称悬索桥竖向自振基频时不能忽略边缆和主塔刚度的影响,计入边缆和主塔刚度影响的实用公式计算结果与有限元法计算结果非常接近,误差为3.3%,能满足工程上对精度的要求,可以方便指导非对称悬索桥的方案选择和初步设计.

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。

旋转地震作用下非对称大跨悬索桥动力响应

为分析旋转地震动对非对称大跨悬索桥动力响应的影响规律,首先基于简化微极理论合成地震旋转分量,并通过峰值和功率谱值进行正确性验证;其次基于PEER数据库的7条实测地震动水平分量,合成相应地震旋转分量;最后基于实测波的水平分量和合成的旋转分量对某非对称大跨度悬索桥进行不同地震分量激励下的抗震性能分析。研究结果表明:仅考虑3个平动方向的地震激励是偏于不安全的,同时考虑6个地震分量的塔底剪力是仅考虑平动分量时的9.23倍,而塔底弯矩将变为7.06倍;跨中竖向位移达到1.583 m,主梁纵向位移达到0.247 m,相应值约为工况4的2倍。建议在实际工程中考虑旋转地震动的影响。