脉动风和车辆荷载联合作用下中央扣对悬索桥吊索疲劳损伤的影响

以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-车-桥耦合振动分析模型,分析桥梁结构在脉动风和车辆荷载单独与联合作用下的动力响应;其次,采用雨流计数法统计跨中短吊索的应力时程,得到吊索的应力幅值、应力均值和循环次数;最后,基于Miner损伤线性累计理论分析中央扣对跨中短吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度的影响。研究结果表明:中央扣对悬索桥竖弯刚度影响较小,但会提高悬索桥的纵飘刚度和反对称扭转刚度,显著减小荷载作用下缆梁相对位移和跨中短吊索的弯曲应力;中央扣不会改变脉动风荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,但会改变车辆荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,并显著降低缆梁相对位移对车速的敏感性;在脉动风和车辆荷载联合作用下,跨中短吊索的等效总应力幅值小于脉动风和车辆荷载单独作用下等效应力幅值的叠加值;在脉动风和车辆荷载联合作用下,中央扣会显著减小跨中短吊索尤其是靠近中央扣位置处吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度。因此,中央扣可以有效提高悬索桥跨中短吊索的疲劳寿命。

独塔等跨自锚式悬索桥动力特性研究

以某独塔等跨自锚式悬索桥为依托工程,其桥跨布置为(50+350+350+50)m,利用Midas Civil有限元分析软件建立全桥三维模型,通过计算分析该桥梁不同结构体系下的动力特性,并对悬索桥四大主要构件(桥塔、主梁、主缆、吊杆)采取不同刚度倍率下的动力特性进行对比,为同类型桥梁的建设提供依据。

风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响分析

目的研究大跨度管线悬索桥的自振规律、振型特点,分析风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响,为管线悬索桥的抗风设计提供借鉴和参考.方法基于通用空间有限元分析软件MIDAS/Civil,建立大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析了风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力、风缆矢跨比、风拉索布置形式、稳定索布置形式等因素对管线悬索桥动力特性的影响.结果风缆与水平面夹角对结构横弯和竖弯振型频率影响较大,布置角度θ在0~30°范围内较为适宜;随着风缆张拉力的提高,结构的横弯和竖弯刚度增大,风缆张拉力设计计算时应具有一定的安全系数,建议取为1.5~2.0;在风缆张拉力一定的情况下,当风缆矢跨比小于1/10时,对结构反对称横弯振型频率影响显著;改变风拉索及稳定索布置间距对于结构动力特性影响较小.结论风缆结构设计参数对管线悬索桥的动力特性影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗风性能.

悬索桥考虑主缆振型的建模方法及其风振响应研究

针对我国东南沿海某大跨度空间索面中央开槽式自锚悬索桥,建立了多种简繁不同的动力分析有限元模型,结合主梁节段模型风洞试验气动力参数,采用桥梁结构三维颤抖振分析程序数值化地再现了该悬索桥在设计风速下的风振响应全过程,定量地比较了考虑主缆振动形态对于桥梁结构动力特性及风致振动响应的影响,探讨了自锚式悬索桥合理建模的基本思路。

大跨径悬索桥力学性能研究

文章以某悬索桥工程为背景,对悬索桥采用不同强度主缆时的主缆基本参数、主缆承载效率、结构静力性能、动力特性等进行了对比分析,结果表明:与1770 MPa主缆相比,采用1960 MPa主缆的悬索桥可节约主缆用钢量约13%,提高了主缆承载效率,但结构竖向刚度会有一定的降低;主缆的变化对结构以主梁振动为主的自振频率影响较小,对有主缆参与的振动影响较大。

大跨度自锚式悬索桥的动力特性分析

以钱江九桥和青岛海湾桥大沽河航道桥两座自锚式悬索桥为例,用通用有限元软件ANSYS建立了大桥的三维有限元动力计算模型,对大桥进行了静力和动力计算分析,发现存在多阶拉索振动振型并对此现象进行了分析,为大跨度自锚式悬索桥的设计、施工提供了参考。

中央扣对悬索桥动力特性及短吊索车载激励响应的影响

为实现运营阶段中央扣对悬索桥动力特性及车载激励下短吊索响应影响的量化分析,进而为悬索桥设计及维养策略提供参考,基于已编制的车-桥耦合分析系统,引入制动惯性力及俯仰力矩模拟车辆制动力,建立了考虑车辆制动过程的车-桥耦合分析系统;以一座单跨地锚式悬索桥为工程背景,建立无、有中央扣2种缆梁连接体系的全桥空间有限元模型,研究中央扣对悬索桥动力特性及行车激励下短吊索缆梁相对位移响应的影响;采用建立的分析系统,考虑不同制动位置、初速度及减速度研究中央扣对短吊索制动激励响应的控制作用;考虑短吊索因缆梁相对错动产生的弯曲应力,建立车流激励下短吊索疲劳损伤的分析流程,研究中央扣对短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度的影响。分析结果表明:中央扣提高了悬索桥的纵飘及扭转刚度,改变了缆梁间的相对运动特性,减小了缆梁错动循环次数及位移幅值,可有效控制行车激励下60.3%以上的短吊索缆梁相对位移响应;考虑不同制动位置、初速度及减速度的取值,中央扣对短吊索缆梁相对位移幅值的减弱率可分别达92.9%、85.1%及85%以上,有效降低了短吊索制动激励响应对3个制动参数的敏感性;中央扣对随机车载下短吊索轴向应力幅值的影响较小,而对因缆梁相对错动产生的弯曲应力幅值影响较大,减弱了短吊索的等效疲劳应力幅值及疲劳损伤度,尤其是距中央扣位置最近的短吊索,疲劳损伤度降低了近71.4%;因此,中央扣可有效控制运营阶段悬索桥短吊索的车载激励响应。