大跨径悬索桥静载试验研究

阐述了大跨径悬索桥静载试验的方法、内容和实际加载方案,为检验既有大跨径悬索桥结构的静力性能,对主跨128m地锚式悬索桥进行静载试验.测试了结构的应变（应力）、挠度、吊索索力等值,并将实测值与有限元计算的理论值进行了对比分析.结果表明,吊索索力与挠度测试结果与理论数据相符,索力校验系数在0.90-1.10之间,吊索工作性能良好;应变值的校验系数超出规范的范围,且卸载后的残余应变较大,该桥承载力处于较不安全的状态.     

大跨悬索桥加劲梁施工技术探析

大跨悬索桥施工规模庞大,施工难度高,加工构件多,加工周期长,施工时必须合理安排施工计划,并进行分步检测验收,才不致延误工期.本文主要对大跨悬索桥加劲钢箱梁制作、安装的施工技术进行总结,供同行参考.     

特大跨径三塔两跨悬索桥的位移特性初探

泰州大桥采用三塔两跨悬索桥方案,以泰州大桥工程为例,分析了三塔悬索桥与双塔悬索桥位移特征的不同点,并研究分析了塔的刚度、高度、主梁高度、矢跨比变化、边中跨比变化对三塔悬索桥位移特征的影响。     

大底盘多塔连体结构的动力分析方法

结合工程实例介绍了大底盘多塔连体结构的发展情况,总结了该类体系的静力和动力方面的研究状况．动力方面的研究包括建立分析模型和分析方法,分析对称和非对称双塔连体结构的动力特性和地震响应的方法主要有静力法、底部剪力法、振型分解反应谱法、动力时程分析法、随机分析法、能量分析法和静力推覆法（Static Pushover Analysis）等方法．     

地锚式独塔单跨空间双缆面悬索桥结构体系分析

为了得到某地锚式独塔单跨空间双缆面悬索桥合理的结构参数,采用有限元软件计算的方法,研究了该地锚式悬索桥在恒载、活载、温度荷载作用下分别采用1/14、1/15、1/16的垂跨比、45o、60o、75o的边跨主缆锚固方式、π型钢梁和钢桁梁两种加劲梁形式对主缆、吊杆受力及主梁的内力、挠度的变化影响。结果表明：随着垂跨比的增大,主缆、边吊杆受力及主梁的内力和挠度、塔底弯矩逐渐减小;随着锚固角度的增大,主缆背索力、主梁弯矩及挠度、塔底弯矩随之减小,主跨主缆力影响较小。适当增加垂跨比及边跨主缆锚固角度,可改善结构的受力与变形。采用钢桁梁截面形式,主缆力及吊杆力较π型钢梁的大,主梁挠度较π型钢梁的小。相关研究结论将会为该类桥梁的设计结构参数的拟定提供参考。     

塔-梁纵向连接方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响规律

以福州市某在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的抗震性能.计算结果表明:相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小.因此,从多塔自锚式悬索桥的抗震安全性角度考虑,建议采用塔-梁纵向约束体系.     

影响大跨悬索桥地震响应的敏感因素

以四渡河悬索桥为研究对象,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,推导了基于Leger的大质量法（LMM）和基于拟静力位移概念的多支承激励下的非线性运动方程,在此基础上对该桥的地震反应进行了空间非线性时程分析,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣设置方式对大跨悬索桥地震响应的影响．结果表明：土-桩-桥相互作用对悬索桥地震响应的影响与地震动输入方式密切相关,受水平地震波影响较大,而受竖向地震波的影响很小;一对柔性中央扣对加劲梁的纵桥向位移和应力响应均产生不利的影响,而刚性中央扣和3对柔性中央扣对限制加劲梁的纵桥向位移的作用显著,但是由此导致了结构地震应力响应的显著增加．     

大跨径悬索桥隧道锚承载力分析

基于实测综合确定的岩体参数,用三维弹塑性有限元法对包括下部公路隧道施工、隧道锚开挖、浇注、预应力施加、挂缆等全部工序进行了模拟分析．围岩和锚体混凝土离散为8节点三维实体单元,隧道和锚碇的喷射混凝土及二次衬砌离散为4节点三维壳单元．用读入初始应力法建立复杂构形的初始应力场,围岩开挖应力的释放用场变量相关折减弹性模量法模拟,用单元的激活和移除模拟锚体灌注和岩体的开挖．结果表明,设计缆力时,围岩基本处于弹性状态;数值超载时,围岩承载力约为7倍设计缆力,可能的破坏模式是两锚体向外侧歪斜拔出;剪应力最大值均出现在距后锚面约10m处;对现有锚一隧问来源,锚体破坏对下部公路隧道也无显著影响,两结构施工过程和运营阶段均能满足设计承载要求．     

大跨悬索桥Π形加劲梁处风参数实测与风攻角修正

以一座已建的大跨悬索桥为工程依托,基于现场实测与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法研究Π形加劲梁断面气动外形对桥面高度处实测风参数的影响,并提出实测风攻角的修正方法. 进行为期5个月的桥面高度处风速和风攻角现场实测,分析风参数沿桥轴线的分布规律,并比较了桥面高度处迎风侧与背风侧风速仪实测的风速和风攻角;采用计算流体动力学方法模拟气流流经静止加劲梁断面的流场,研究来流风攻角和风速对风速仪安装在加劲梁不同位置处风参数的影响;结合数值模拟结果,通过函数拟合得到Π形加劲梁断面风速仪实测风攻角的修正公式. 结果表明：实测风速在大桥主跨范围内较为接近,且边跨风速相较于主跨风速偏小;现场实测得到的迎风侧风攻角明显大于背风侧,两侧风速基本一致;迎风侧与背风侧的风参数数值模拟结果与现场实测具有一致性,主梁绕流对距主梁20 m范围内的风攻角监测结果均存在一定影响. 通过本文建立的风攻角修正方法,可以根据迎风侧风攻角的实测值得到较为合理的风攻角修正结果.     

大跨径连续刚构桥高墩设计与稳定性

以高墩大跨连续刚构桥为研究对象，收集大量已建桥梁主墩的设计类型、截面参数和系梁的设置；利用有限单元法，对典型桥梁主墩在不同的设计参数下的内力和稳定性进行计算分析；将其结果进行比较，归纳出高墩大跨径刚构桥主墩类型（独墩或双肢墩）、主墩截面设计参数顺桥向宽度b的确定、在主梁悬臂施工中产生的不平衡弯矩所需双薄壁墩的间距H和系梁个数与结构稳定性的规律。结果表明：主墩长细比是稳定性的敏感参数；大跨径时，主墩设置为双肢空心薄壁墩，双肢间距大多在8m以上；高墩可设置1～2道横系梁，增加更多横系梁对桥梁稳定性无益，要综合内力分析来确定系梁个数。     

大跨度悬索桥考虑行波效应的地震分析

文章基于大型有限元软件Ansys对大跨度悬索桥进行模拟,分析了大跨度悬索桥在地震作用下的各种响应,并对比分析大跨度悬索桥在多点一致激励和多点非一致激励下的各种响应,所得结论对工程实践有一定的指导意义。     

基于长期监测数据的某悬索桥桥位近处风场特性分析

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对该桥桥面及桥塔处的风速进行长期监测,采用统计方法及频谱分析对桥位处风速随高度变化、湍流强度、阵风因子以及脉动风的功率谱密度等进行分析.研究结果表明:无量纲幂指数在低风速时较不稳定,随风速增大而减小并趋于平稳,高风速下其统计均值为0.161,大于规范建议值;湍流强度亦随风速增大而减小并趋于平稳,可采用指数函数加以拟合,桥面高度处强风的顺风向、横风向及竖向湍流强度均值分别为0.180 6,0.156 4及0.078 7,亦大于规范建议值;阵风因子与湍流强度之间近似呈线性关系;强风的水平及竖向风谱与规范谱吻合较好,但实测谱值在低频段偏低.     

大跨悬索桥非线性随机静力分析

大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为．且存在材料特性、几何尺寸的随机性．先对缆索采用较小抗弯刚度参数的梁单元,对悬索桥进行确定性的几何非线性分析;然后采用响应面法进行非线性随机静力分析;最后针对1座大跨悬索桥,计算了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中位移的影响．结果表明,结构随机性的影响十分明显．     

桥面平整度对大跨度悬索桥车桥耦合振动的影响

桥面平整度是影响车桥耦合振动的关键因素之一.基于分离法,以车轮与桥面板接触点为界,将车桥耦合振动系统分为车辆、桥面平整度和桥梁结构3个子体系,并假定桥面平整度是均值为零的平稳高斯随机过程;结合DR-PSD函数建立了很平整、一般平整和粗糙3种桥面平整度模型.结合车桥耦合振动分析程序,以某大跨度悬索桥为对象,研究了3种不同桥面平整度下桥梁结构各部分的动力响应特性.研究结果表明:组成大跨度悬索桥各部分的主塔、加劲梁、主缆和吊索,其各自对应的冲击系数之间存在明显的差异,而同一条件下相同部位的内力与位移冲击系数也有较大的差异;车桥耦合振动过程中桥面出现较大的横向位移,对桥面行车安全构成威胁,内力高频交变的主缆及吊索等关键结构易出现疲劳,对此应给予高度关注.     

非线性变形效应对大跨自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响

为分析由桥梁在风荷载作用下产生的变形而引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应对大跨径自锚式斜拉-悬索桥颤振的影响,基于结构的变形后状态,充分考虑结构变形引起的非线性效应,建立大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序.结合大连湾跨海自锚式斜拉-悬索桥进行颤振分析,揭示结构变形产生的非线性效应对大跨径自锚式斜拉-悬吊桥颤振的影响程度和机理.分析结果表明,该方法是可行的,程序是可靠的.     

大跨桥梁结构健康监测系统振动传感器配置仿真

为了提高大跨桥梁结构健康监测系统在线模态参数识别中的模态分辨率,研究了振动传感器配置的非均匀布设方法.以润扬长江大桥悬索桥为例,以结构前16阶竖向振型为基础,运用基于主列筛选的传感器配置算法对该桥主梁竖向振动传感器配置进行了仿真研究.采用模态置信度矩阵非对角元素构造评估指标对4种传感器布设方案进行比较,包括七截面均匀布设方案、基于主列筛选算法获得的七截面非均匀布设方案、基于七截面均匀布设方案改进得到的九截面方案和基于主列筛选算法获得的九截面非均匀布设方案.由仿真结果可知,采用主列筛选获取的传感器非均匀布设方案获得的模态置信度矩阵非对角元较小,模态振型具有更好的模态分辨率.这一结果表明,非均匀布设方法更有利于大跨桥梁监测系统实现在线识别模态参数.     

基于三台阵振动台的多塔自锚式悬索桥抗震性能试验研究

福州螺洲大桥是多塔自锚式悬索桥,其结构造型新颖,静动力性能复杂. 为了研究这种新型结构的动力性能,基于三台阵振动台系统,开展多塔自锚式悬索桥模拟地震振动台试验,并与数值分析结果进行相互校验. 在详细介绍试验目的、设计原则、测点布置及试验工况的基础上,对结构动力特性及模拟地震振动台试验结果进行分析. 结果表明： 该桥型基本振型为中塔纵弯与主梁反对称竖弯耦合振动;地震作用下中塔的地震响应较为不利,其响应值大于边塔. 因此,在动力响应分析及后期运营监测时应重点监控中塔的动力响应. 同时,有限元模型的数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了数值分析模型的准确性,为后续数值分析提供了基准有限元模型.     

基于长期监测的大跨度悬索桥主梁活载挠度分析与预警

为保证大跨度悬索桥运营期的健康与安全,提出了一种主梁活载挠度提取和预警方法。通过分段线性趋势项剔除和整体4阶傅里叶级数拟合的方法提取主梁活载挠度,对主梁活载挠度进行概率统计特性分析,提出了挠度异常和挠度超标的分级预警策略。结果表明：短时间内温度挠度基本呈线性变化,通过剔除短时间内主梁竖向挠度线性趋势项,可以有效提取活载挠度。主梁日最大活载挠度的概率统计特性与正态分布吻合较好,可将异常概率为99.7%的活载挠度作为挠度异常判定值。根据活载挠度概率分布模型确定系数对挠度异常判定值进行修正,可以降低由于概率分布模型拟合误差引起的误报警。可见本文提出的方法可以有效提取主梁活载挠度。挠度异常和挠度超标两级预警阈值,分别从概率统计和结构安全两方面对主梁活载挠度进行预警,可以有效评估主梁健康状态。