基于实测数据的扁平钢箱温度梯度疲劳应力谱分析方法

为研究扁平钢箱梁温度疲劳应力谱,以南溪长江大桥悬索桥主梁为研究对象,基于温度传感器长期实测数据,筛选实测数据的日温度极值,运用广义极值模型描述季节极值概率分布并采用极值外推方法得到设计基准期极值模型。引入拉丁超立方抽样(LHS)法对极值模型进行抽样,得到日温度极值样本。结合日温度极值样本和正弦函数模型,构建服役期内关注点的温度时程曲线。基于有限元ANSYS软件平台,分析不同温度梯度下关注点的应力效应,回归温度梯度与疲劳应力的线性关系式,依据温度梯度时程曲线与线性关系式模型,采用雨流计数法得到钢箱梁温度梯度疲劳应力谱。研究表明,模拟抽样生成的温度样本数据符合温度场的季节变化特征,样本概率模型与实测数据概率模型相对吻合。关注点温度梯度疲劳应力谱能够为扁平钢箱梁疲劳寿命设计提供参考。     

Nonlinear transient response of stay cable with viscoelasticity damper in cable-stayed bridge

Taking the bending stiffness, static sag, and geometric non-linearity into consideration, the space nonlinear vibration partial differential equations were derived. The partical differential equations were discretized in space by finite center difference approximation, then the nonlinear ordinal differential equations were obtained. A hybrid method involving the combination of the Newmark method and the pseudo-force strategy was proposed to analyze the nonlinear transient response of the inclined cable-dampers system subjected to arbitrary dynamic loading. As an example, two typical stay cables were calculated by the present method. The results reveal both the validity and the deficiency of the viscoelasticity damper for vibration control of stay cables. The efficiency and accuracy of the proposed method is also verified by comparing the results with those obtained by using Runge-Kutta direct integration technique. A new time history analysis method is provided for the research on the stay cable vibration control.     

基于子模型法的大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力分析

为了掌握扁平流线型钢箱梁应力水平及其分布,本文以润扬斜拉桥为工程背景,建立了整体有限元模型和局部有限元子模型。在对整体有限元模型进行分析的基础上,应用子模型法对润扬斜拉桥主梁各关键截面进行了有限元受力分析,运用试验结果验证了有限元结果的可靠性。在此基础上研究了主梁各关键截面的应力水平及其分布特点,并进一步总结了试验荷载下润扬斜拉桥扁平钢箱梁的受力特点。结果表明了子模型法应用于扁平钢箱梁局部应力分析的有效性和可靠性,其结果可为润扬斜拉桥扁平钢箱梁的安全监测提供科学依据。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力的计算方法研究

为研究钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力沿横桥向的分布情况,运用有限元软件ANSYS建立一座35m等截面简支钢桁腹式混凝土组合箱梁的有限元模型,考虑斜向腹杆杆力作用会使翼板产生附加轴力及相应的附加应力,故利用能量变分法原理推导出组合箱梁的翼板纵向弯曲应力和纵向附加应力计算公式,并据此探讨适用于计算组合箱梁的翼板纵向应力的方法。将有限元值和理论值进行比较,吻合程度良好。研究结果表明,组合箱梁的下翼板纵向应力可采用纵向弯曲应力计算公式进行计算;为获得组合箱梁的翼板附加轴力,可将组合箱梁的钢桁腹杆和混凝土纵梁取出,认为两者通过节点构造共同构成平面桁架,翼板附加轴力即为平面桁架的弦杆杆力;组合箱梁的上翼板纵向应力可通过纵向弯曲应力和经修正的纵向附加应力叠加获得。     

柔性桥台合理加筋间距的力学模型试验

桥头跳车是公路工程中普遍且复杂的问题，加筋土结构的柔性桥台的应用，可能在根本上避免错台的出现和桥头跳车的产生。然而，其加筋间距的确定具有较大的盲目性。对土工织物加筋柔性桥台进行了4组大模型结构力学试验，对不同加筋间距下柔性桥台的工程特性进行了详尽的对比分析。试验结果表明，土工织物加筋柔性桥台的合理间距为30—50cm。     

太阳辐射作用下拱桥温度场研究

采用ASHRAE晴空模型,利用光线追踪算法编制了基于ANSYS有限元软件的子程序,首次在拱桥温度场计算中实现了太阳辐射、空气对流、长波辐射等环境温度荷载的自动施加。通过与2010年11月7日位于东经108°53′、北纬32°30′的某上承式拱桥现场照片进行对照,验证了该算法可以准确模拟拱上主梁对拱箱的遮盖作用。利用有限元法对该拱桥在当天环境温度荷载作用下,拱上主梁、拱箱的温度场进行了分析。结果表明:在太阳辐射作用下上承式拱桥温度场分布是不均匀的;主梁对拱箱的遮盖作用会导致拱箱温度场分布不均匀,被遮盖位置的温度比太阳直射处温度低;拱桥温度场随太阳辐射强度变化而变化,太阳辐射强度在下午三点时最大,此时刻拱箱顶板上下表面最大温差达到18.5℃。     

公路桥梁车辆荷载建模方法及疲劳寿命评估

针对公路桥梁车辆荷载概率统计中出现的多峰分布问题,引入赤池信息判别准则(Akaike Information Criterion,AIC)和贝叶斯信息判别准则(Bayesian Information Criterion,BIC),提出了一种高斯混合建模方法(Gaussian Mixture Model,GMM);结合车辆动态称重数据,依据等效疲劳原则,建立了宜泸高速等效疲劳车辆荷载模型。在此基础上,采用Miner疲劳线性累积准则对某简支梁桥进行了疲劳寿命评估。研究结果表明:该高斯建模方法能够精确地描述车辆荷载概率密度分布同时兼顾简洁性;模型加权分量数分别与拟合精度、模型的简洁性呈正相关、负相关;单峰荷载模型作用下桥梁的疲劳寿命(82.0年)小于高精度多峰荷载模型的计算值(89.6年),优化多峰荷载模型与高精度荷载模型作用下,桥梁的疲劳寿命发展曲线吻合较好,误差仅为1.5%;考虑交通增长率为5%时,在优化高斯混合车辆模型作用下,宜泸高速某简支梁桥的疲劳寿命值为89.6年。     

薄壁箱梁剪力滞翘曲位移函数的改进与对比分析

基于能量变分原理,考虑箱梁横截面正应力轴向平衡条件和剪切变形的影响,构建了包含参数m的新剪力滞翘曲位移函数。以所得应力均方误差与挠度均方误差为精度标准,计算分析了不同m值(即不同幂次)抛物线下新构建剪力滞翘曲位移函数的适应性,得出了二次抛物线形式较为精确合理的结论。通过比较典型位置所得应力值,进一步分析了新构建剪力滞翘曲位移函数(m=2)的适应性和精确性。针对所得集中荷载作用下简支箱梁翼缘悬臂板最外端应力有较大偏差的情况,通过应力曲线拟合,得到了集中荷载作用下简支箱梁悬臂板的应力改进公式。将应力改进后新构建剪力滞翘曲位移函数与基本翘曲位移函数所得的应力与竖向挠度进行比较,论证了通过本文新构建的剪力滞翘曲位移函数推导计算所得的应力公式和应力改进公式的高精度。     

基于光纤陀螺的桥梁微小形变检测技术

桥梁是现代交通运输业最重要的组成部分,形变又是评价桥梁结构健康状况最重要的指标之一。考虑到传统形变检测技术存在诸多不足,为了实现桥梁微小形变的快速、连续检测,准确直观地定位桥跨最大下挠处,提出了基于光纤陀螺(FOG)的微小形变检测新方法,设计出了基于FOG的桥梁连续线形检测系统(CDMS)。通过对标定路段和大型跨江桥梁结构线形进行测试,并辅以水准仪进行数据比对,结果表明:对于100 m的标定路段,检测精度可以达到5 mm;对于跨径为400 m的跨江大桥,检测精度可以达到2 cm。基于FOG的线形检测系统在桥梁结构测试过程中,无需封路,不影响交通,具有方便、快捷、测量点连续、精度高等特点,尤其是在大跨桥梁的微小形变检测中具有传统技术无可比拟的优势。     

双塔联体分幅斜拉桥塔结构模型实验索力测试结果分析

以甬江特大斜拉桥为工程背景,对其整个联塔结构进行室内模型试验研究.针对模型试验中加载斜拉索的布置位置、数量及索力的确定,提出了最少索数的索力优化方法,编制了相应的数值程序.在满足预期目标的前提下,以最少斜拉索数量为原则,确定了试验中斜拉索的优化布置及相应的优化索力及各级加载索力,对优化索力和试验中的测试索力进行比较分析,结果表明索力优化方法可行,两联塔之间索力相互影响较小.