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工程力学 2024年第7期41卷 19-28页

作者：陈祖贺陈亮邵长宇上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

中央扣对改善大跨度悬索桥动力特性、短吊杆弯折、主梁纵向位移等具有显著作用,但现有文献少见对中央扣自身力学行为的研究。该文以中央扣为研究对象,通过力学方法推导了中央扣侧移刚度的计算公式,通过敏感性分析确认了杆身倾角α以及... 详细信息

中央扣对改善大跨度悬索桥动力特性、短吊杆弯折、主梁纵向位移等具有显著作用,但现有文献少见对中央扣自身力学行为的研究。该文以中央扣为研究对象,通过力学方法推导了中央扣侧移刚度的计算公式,通过敏感性分析确认了杆身倾角α以及杆身轴向刚度j是影响中央扣侧移刚度的主要因素;对设置多对刚性中央扣的情况进行了研究,因主缆与中央扣杆身轴向刚度相差不大,主缆对多对中央扣协调受力影响较大,中央扣与主缆组成串、并联弹簧体系,受力分配更加复杂,可通过调整杆身倾角及杆身轴向刚度,设置具有不同侧移刚度的多对中央扣以实现协调受力。

关键词：悬索桥刚性中央扣多对倾角轴向刚度

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具有刚性中央扣的大跨度悬索桥随机地震响应研究

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世界桥梁 2017年第3期45卷 48-54页

作者：李永斌曹冬中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

为分析刚性中央扣对悬索桥地震响应的影响,以一座具有刚性中央扣的大跨度悬索桥为例,建立大跨度悬索桥的空间有限元模型,基于随机振动法对比分析刚性中央扣对悬索桥动力特性的影响、地震动功率谱密度函数的选择对地震响应的影响以及悬... 详细信息

为分析刚性中央扣对悬索桥地震响应的影响,以一座具有刚性中央扣的大跨度悬索桥为例,建立大跨度悬索桥的空间有限元模型,基于随机振动法对比分析刚性中央扣对悬索桥动力特性的影响、地震动功率谱密度函数的选择对地震响应的影响以及悬索桥在三向地震作用下的地震响应。结果表明:刚性中央扣减少了加劲梁纵飘及与主缆振动相关振型出现的次数并增大了相应的频率;在纵向地震作用下,中央扣减小了加劲梁的位移,但是明显增大了加劲梁的内力;地震动功率谱密度函数模型采用Clough-Penzien模型时所得到的随机地震响应要较杜修力模型大,且两者的计算结果均大于采用规范反应谱的计算结果;在三向地震作用下,导致加劲梁在中央扣位置处形成内力集中,地震响应也更为不利,桥塔最大纵向弯矩位于塔底,最大横向弯矩位于横梁交界处和塔底。

关键词：大跨度悬索桥刚性中央扣动力特性地震响应随机振动功率谱密度函数

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中央扣对大跨悬索桥动力特性及地震响应的影响研究

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铁道勘测与设计 2018年第3期 68-72页

作者：王小飞中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁院

为探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以重庆中渡长江大桥为研究对象,建立了大跨悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其进行动力特性分析和地震时程分析。研究结果表明：中央扣限制了结构的纵飘特性;设置中央扣对加劲梁... 详细信息

为探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用,以重庆中渡长江大桥为研究对象,建立了大跨悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型,对其进行动力特性分析和地震时程分析。研究结果表明：中央扣限制了结构的纵飘特性;设置中央扣对加劲梁和桥塔的地震反应有利,但会增大主缆的应力;中央扣的设置方式宜采用刚性中央扣。研究结果可为今后大跨悬索桥设计提供借鉴。

关键词：大跨悬索桥动力特性刚性中央扣柔性中央扣时程分析

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大跨度悬索桥地震响应及其控制分析

大跨度悬索桥地震响应及其控制分析

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作者：张世蒙郑州大学

学位级别：硕士

大跨度悬索桥因其卓越的跨越能力以及优美的造型在近些年得到快速发展。它是一种柔性大、自振周期长的结构。若遇到大震,或地震波的长周期成分与悬索桥自振周期接近时,易产生共振现象,往往对结构的安全形成威胁。以跨度为1490m的润扬长... 详细信息

大跨度悬索桥因其卓越的跨越能力以及优美的造型在近些年得到快速发展。它是一种柔性大、自振周期长的结构。若遇到大震,或地震波的长周期成分与悬索桥自振周期接近时,易产生共振现象,往往对结构的安全形成威胁。以跨度为1490m的润扬长江大桥南汊悬索桥为研究背景,采用ANSYS建立桥梁模型,在进行地震响应分析的基础上,开展基于黏滞阻尼器和软钢阻尼器的大跨度悬索桥的减震控制分析。主要研究内容及结论如下:（1）大跨度悬索桥有限元建模及动力特性分析。采用ANSYS有限元软件建立有无中央扣两种模型分析结构的动力特性,结果表明:含中央扣模型的基频比不含中央扣模型的基频大,中央扣的设置可以适度提高结构的纵向刚度。（2）一致激励下大跨度悬索桥地震响应分析。选用三种不同的地震波,采用多种输入方向组合方式,分别采用上述两种模型,进行一致激励下的地震响应分析,结果表明:响应结果受地震波特性、地震波输入方向的影响;刚性中央扣的设置限制了主梁的纵向位移,提高了结构的纵向刚度,但会增大主梁跨中剪力。（3）考虑行波效应时大跨度悬索桥地震响应分析。选用三种普通地震波和三种长周期地震波,沿主梁纵向输入,采用大质量法对含中央扣的模型进行行波效应分析。结果表明:对于大跨度悬索桥这种柔性结构,长周期地震波产生的地震响应更大;考虑行波效应后,悬索桥地震响应在低视波速区间内波动较大,随着视波速的增大,响应值逐渐接近一致激励的对应值。（4）两种减震装置对大跨度悬索桥的减震效果分析。选用黏滞阻尼器和软钢阻尼器,在长周期地震波纵向输入下,开展了一致激励下和考虑行波效应的大跨度悬索桥减震控制分析,并通过参数敏感性分析给出两种减震装置的最优参数。结果表明:两种减震装置均具有良好的减震效果,但均会在一定程度上增加悬索桥结构的内力,其中软钢阻尼器的减震效果相对更好。

关键词：大跨度悬索桥刚性中央扣长周期地震波行波效应地震响应黏滞阻尼器软钢阻尼器减震控制

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超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析与试验研究

超大跨径空间缆索体系悬索桥的力学性能分析与试验研究

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作者：徐鲍东南大学

学位级别：硕士

桥梁必需的使用宽度是有限的,而随着跨径的不断增大,宽跨比不断减小,从而使桥梁的横向刚度和扭转刚度也不断减小,结构阻尼越来越低,同时宽跨比的减小又影响到桥梁的动力稳定性,这对跨越能力大且多建造在风速较大的江河海峡处的悬索桥来... 详细信息

桥梁必需的使用宽度是有限的,而随着跨径的不断增大,宽跨比不断减小,从而使桥梁的横向刚度和扭转刚度也不断减小,结构阻尼越来越低,同时宽跨比的减小又影响到桥梁的动力稳定性,这对跨越能力大且多建造在风速较大的江河海峡处的悬索桥来说尤为明显。单叶双曲面空间缆索悬索桥24根主缆形成稳定的空间网架结构,主缆和吊索也形成了一个三维的索系,在对竖向刚度影响不大的情况下,缆索系统的横向刚度和抗扭刚度得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的空间刚度和抗风稳定性。论文的主要工作和研究成果如下：制作椭圆截面单叶双曲面空间缆索体系悬索桥与同规模平行缆索悬索桥的对比试验模型,进行了竖向荷载静力试验,单车道竖向偏载试验,水平荷载静力试验以及模型横向与扭转自振特性测试等。通过对比试验,研究了椭圆截面单叶双曲面空间缆索悬索桥在工况荷载作用下加劲梁和空间缆索的变形和应力应变规律,证实了24根空间缆索具有优良的协同工作性能。建立两种悬索桥的ANSYS和Midas有限元模型,对模型试验进行仿真分析,有限元结果和试验结果两者差别在合理的范围之内。其次对试验工况进行了扩展分析,进一步研究两者在静动力特性方面的差异。研究结果发现,新型缆索体系悬索桥出现对抗风不利的横向与扭转振型晚于平行缆索悬索桥,对应的频率较之后者也较大。新型单叶双曲面空间缆索悬索桥的缆梁连接更加紧密,振动更一致,缆索对加劲梁有着更牢靠的约束,这说明新型空间缆索悬索桥具有更好的空间整体性能,新型空间悬索桥具有良好的抗风稳定性能。借鉴已有的三维主缆线形计算方法,直接从三维索的几何方程和平衡方程出发推导了索形迭代计算方法,并用ANSYS有限元软件对单叶双曲面空间缆索悬索桥在自重荷载下进行找形,并给出了找形具体步骤和算法过程。进行了主跨4000米级椭圆环梁单叶双曲面与同规模平行缆索悬索桥的概念设计,对比分析了两者在常见荷载作用下的力学性能,开展了新型悬索桥的自振特性、静风稳定性能、颤振稳定性研究等。论文研究了在单叶双曲面空间缆索悬索桥跨中区域设置刚性中央扣对其动力特性产生的影响。有限元计算结果发现,中央扣限制了结构的纵飘特性,同时加强加劲梁-主缆-主塔的动力耦合作用。基于ANSYS软件对比研究主缆采用钢丝束与CFRP材料对其受力性能的影响。超大跨径空间悬索桥主缆采用CFRP材料使得主缆应力大幅度降低,因而具有更大的主缆应力安全储备,相同结构参数的CFRP缆索悬索桥在空气动力稳定性方面较钢缆悬索桥也有优势。虽然目前单叶双曲面空间缆索悬索桥还处于起步阶段,但随着悬索桥跨径的不断增大,为提高结构的横向受力性能和抗扭刚度,改善结构的动力稳定性,将来大跨径悬索桥也很可能采用单叶双曲面空间缆索形式。所以,对单叶双曲面空间缆索悬索桥是有应用意义的。

关键词：超大跨径悬索桥单叶双曲面空间缆索体系主缆找形刚性中央扣 CFRP主缆

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