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中承式钢箱拱桥施工期扣索断裂后动力特性

工业建筑 2023年第S2期53卷 759-762页

作者：杨耀辉高华睿于洋张璐珂山东高速集团有限公司济南250098 山东高速建设管理集团有限公司济南250098 山东大学土建与水利学院济南250061 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061

斜拉扣挂施工方案中,扣索断裂会引起重大工程事故。基于LS⁃DYNA软件,建立了空间精细化数值有限元模型,基于显式动力学分析方法,研究扣锁横向单侧和双侧分别断裂的工况。研究结果表明:断索后,边跨扣索比中跨扣索索力大,导致断索出的索塔... 详细信息

斜拉扣挂施工方案中,扣索断裂会引起重大工程事故。基于LS⁃DYNA软件,建立了空间精细化数值有限元模型,基于显式动力学分析方法,研究扣锁横向单侧和双侧分别断裂的工况。研究结果表明:断索后,边跨扣索比中跨扣索索力大,导致断索出的索塔发生纵向往边跨方向的变形。因此对于斜拉扣挂施工的拱桥,索塔顶部的变形需要进行实时监测,达到保证施工安全的目的。断索后,悬臂端部的扣索扣点位置可能发生材料失效,导致扣索张力失效风险较大。因此施工中需要重点监测该部位的应力,保证施工安全。对本桥而言,断索后,剩余扣索发生材料屈服的风险不大。

关键词：拱桥斜拉扣挂显式动力学扣索断裂冲击

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基于惯容阻尼器的扣索参数振动控制方法

基于惯容阻尼器的扣索参数振动控制方法

作者：唐星宇重庆交通大学

学位级别：硕士

斜拉扣挂施工法在拱桥施工过程中应用广泛,施工过程中扣索因主拱振动而产生的参数振动现象是不容忽视的问题;惯容阻尼器作为一种新型被动控制装置较传统粘滞阻尼器(VD)有明显优势,其在土木工程领域内的研究正快速发展,因此为控制扣索的... 详细信息

斜拉扣挂施工法在拱桥施工过程中应用广泛,施工过程中扣索因主拱振动而产生的参数振动现象是不容忽视的问题;惯容阻尼器作为一种新型被动控制装置较传统粘滞阻尼器(VD)有明显优势,其在土木工程领域内的研究正快速发展,因此为控制扣索的参数振动,就惯容阻尼器对扣索参数振动的抑振效果、影响机理进行详细研究,具有重要的理论和实际意义。本文基于惯容阻尼器对扣索的参数振动控制方法进行研究,以端部激励作用下、安装不同惯容阻尼器的扣索力学模型为研究对象,针对安装不同惯容阻尼器后扣索的参数振动特性,采用理论解析方法和数值计算方法进行分析,进行了以下主要研究工作:(1)基于牛顿定律、Galerkin方法推导了端部激励下扣索-并联式惯容阻尼器(PVMD)系统、扣索-调谐惯容阻尼器(TID)系统的振动微分方程;对振动微分方程分别使用多尺度法和Runge-Kutta法求解,得到了端部激励下扣索-PVMD系统、扣索-TID系统的多尺度解析近似解,并以Runge-Kutta法数值近似解对多尺度法解析近似解进行了正确性验证。(2)详细分析了PVMD、TID参数对扣索参数振动控制的影响机理,发现:PVMD的阻尼元件使扣索参数振动的最小起振激励幅值增大从而抑制扣索的参数振动,PVMD的惯容元件对阻尼元件的振动抑制作用有增幅效应;安装TID后扣索的参数振动幅频响应曲线出现多峰现象与分化现象,大幅降低了扣索的振动幅值;TID阻尼和惯容通过影响TID与扣索之间的振动相位差,从而影响幅频响应曲线的多峰现象及分化现象,TID阻尼抑制多峰现象,TID惯容促进多峰现象;TID扣索频率比起调节各峰比值的作用。(3)通过对比安装VD、PVMD、TID三种阻尼器后的扣索参数振动幅频响应曲线,分别评价三种阻尼器针对扣索2次超谐波共振、主共振、主参数共振的抑制效果,得出TID控制效果优于PVMD和VD,PVMD的控制效果优于VD的结论,并以三种阻尼器的力-位移滞回曲线进一步从机理上揭示了惯容类阻尼器控制效果更优的物理原因。(4)为使用数值方法研究随机激励下惯容阻尼器的参数振动控制效果,针对数值求解参数振动过程中存在的数值近似解的数值稳定性问题,即数值近似解无法完全匹配解析近似解的上支稳定解的问题,本文根据数值近似解与解析近似解的对比结果,提出Runge-Kutta数值解的初值依赖性;以系统相轨迹图解释了Runge-Kutta数值解初值依赖性的成因,不同的初值条件导致Runge-Kutta解沿不同的相轨迹曲线发展,最终只能求解至某一个稳定解;分别针对扣索-PVMD、扣索-TID系统提出Runge-Kutta法上支稳定解合理初值条件的计算方法和改进的Runge-Kutta法计算步骤;最后以改进的Runge-Kutta方法计算随机激励下安装惯容阻尼器的扣索振动响应,得出惯容阻尼器对随机激励下扣索的参数振动有明显抑制作用,且TID抑制效果优于PVMD的结论。

关键词：扣索参数振动惯容阻尼器振动控制随机激励

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拱桥斜拉扣挂施工中扣索参数振动分析

拱桥斜拉扣挂施工中扣索参数振动分析

作者：訾鹏飞重庆交通大学

学位级别：硕士

随着大跨径混凝土拱桥的广泛修建,斜拉扣挂法施工技术得到越来越广泛的应用。但随着拱桥跨度的增加,扣索的长度也随之增加,扣索所面临的动态振动问题也更为突出。因此,对混凝土拱桥斜拉扣挂施工时扣索的非线性参数振动进行研究,明确扣... 详细信息

随着大跨径混凝土拱桥的广泛修建,斜拉扣挂法施工技术得到越来越广泛的应用。但随着拱桥跨度的增加,扣索的长度也随之增加,扣索所面临的动态振动问题也更为突出。因此,对混凝土拱桥斜拉扣挂施工时扣索的非线性参数振动进行研究,明确扣索非线性振动的条件和特性,探讨随机端部激励下的振动特性并分析相应的振动控制措施,具有极其重要的理论和现实意义。本文以某斜拉扣挂法施工的拱桥为研究背景,针对扣索的非线性参数振动特性,采用理论分析和数值模拟等方法进行分析。主要研究内容如下:(1)拱桥悬臂施工阶段风致抖振响应时频特征分析基于ANSYS软件建立了某地采用斜拉扣挂法施工的拱桥有限元模型,采用大变形预应力模态分析方法提取结构的自振频率和自振模态,并将自激力、抖振力在状态空间内进行表达,利用精细时程积分算法对全桥结构进行抖振特征分析,同时对不同风速下的抖振响应进行研究,最后探究了扣索参数振动的可能性。研究发现:临时索-拱组合结构的阵型主要以拱桥的竖向弯曲、侧向弯扭以及塔柱的侧弯和弯扭所组成;对于拱桥悬臂施工阶段,有多根扣索存在发生大幅度主共振、超谐波共振、参数共振和次谐波共振的振动频率匹配条件。(2)基于多尺度方法的扣索参数振动分析通过索-拱临时结构中抽象出扣索参数振动力学模型,然后采用多尺度方法对非线性振动方程进行了近似求解,重点研究了主共振、参数共振和次谐波共振以及1:2超谐波共振的振动特性。研究发现:多尺度方法的解与数值解十分接近,这验证了本文中多尺度方法推导过程的正确性;参数共振和次谐波共振的响应为参数激励和强迫激励共同参与,而主共振和1:2超谐波共振,主要是受强迫激励项作用;主共振、参数共振和次谐波共振存在明显的多值现象,而1:2超谐波共振则没有;另外初始条件会导致数值方法存在两种不同的稳定振动响应,而不稳定解很难在自然界中难以达到。(3)随机端部激励下扣索参数振动的Runge-Kutta求解与振动响应分析本章主要通过Runge-Kutta法和ANSYS有限元法分析了初始条件和随机端部激励下的扣索非线性振动特性。先给出了在使用数值方法时初始条件应满足的方程,随后重点研究随机端部激励对扣索振动的影响,并与简谐激励下的扣索振动进行对比分析。研究发现:当初始条件的满足本文中的公式时,使用数值方法计算参数共振和次谐波共振是可以得到部分大值振动响应;在随机位移激励的影响下,扣索振动响应明显小于简谐激励作用下的振动响应,增大风速可激励起组合频率下的参数共振和次谐波共振。(4)扣索、斜拉索参数振动本章探究了初始索力、索截面面积以及索长等规格参数对非线性振动的影响,随后分析了重力垂度、倾角和两端激励相位差等因素的影响,最后讨论了扣索主共振、1:2超谐波共振、参数共振和次谐波共振的振动控制措施。研究发现:拉索的规格参数确实对索的非线性振动有明显影响,大的初始索力将表现硬非线性,大的截面面积表现软非线性,大的索长表现软非线性,且初始索力和截面面积主要是通过影响拉索本身的基频来影响扣索的非线性振动;另外主共振和1:2超谐波共振,可以通过增加阻尼比、限制激励幅值、调整频率关系来进行限制,但对于扣索的参数共振和次谐波共振而言,增加阻尼的效果很小。

关键词：扣索斜拉扣挂法参数共振随机激励索规格参数

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扣索内力动态测量的原理及应用

振动与冲击 1998年第3期17卷 52-56页

作者：张开银向木生武汉交通科技大学武汉430063

本文给出了扣索内力动态测量的基本原理及扣索固有频率识别的频域和时域方法;并着重讨论了索力测量过程中应注意的若干问题。试验和工程实践表明扣索内力的动态测试技术实施方便、结果可靠。

关键词：扣索索力振动动态测量

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某钢管拱桥拱肋悬拼中的扣索计算

桥梁建设 2001年第4期31卷 35-37页

作者：郑春玲雷霆深圳市建设局广东深圳518031

钢管拱桥拱肋的拼装常采用缆索吊机加扣索悬拼的施工方法 ,在拱肋悬拼中 ,扣索的计算如节段较多 ,往往要解多次超静定 ,计算较为复杂。介绍一种快速简捷而又安全可靠的计算扣索内力的“振频测试”方法 ,即先确定一组或多组钢绞线的内力。

关键词：缆索计算方法钢管拱桥拱肋悬拼扣索施工

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与扣索可靠性分析

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大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工仿真计算与扣索可靠性分析

作者：李晓伟长沙理工大学

学位级别：硕士

本文主要通过对桥梁施工控制,针对缆索吊装施工法施工的钢管混凝土拱桥,对施工阶段进行了仿真计算与分析,同时对拱桥施工期的扣索可靠度和体系可靠度进行了理论与工程应用研究,主要工作如下:(1)对钢管混凝土拱桥的分类和主要的施工方法... 详细信息

本文主要通过对桥梁施工控制,针对缆索吊装施工法施工的钢管混凝土拱桥,对施工阶段进行了仿真计算与分析,同时对拱桥施工期的扣索可靠度和体系可靠度进行了理论与工程应用研究,主要工作如下:(1)对钢管混凝土拱桥的分类和主要的施工方法进行了简单的介绍,并对国内外拱桥的发展和可靠度的研究现状做了简单的概述。对桥梁结构可靠度的计算理论和结构体系可靠度的基本概念做了简单的概括,为本文后续进行的钢管混凝土拱桥研究的可靠度与体系可靠度提供理论依据。(2)通过大型空间有限元软件对整个钢管混凝土拱桥骨架结构进行建模,对劲性骨架施工过程中进行有限元分析。并对缆索吊装系统中的主要构件的主要工作参数进行了分析验证,其中对主缆索力的研究采用了电算与手算相结合的方式进行分析、相互验证。(3)为了更加系统的评定拱桥吊装期间的扣索的安全状态。本文就某桥的拱肋吊装过程,分别建立了拱桥在施工期的扣索抗力概率模型和荷载概率模型,建立功能函数,并以扣索的强度失效为失效模式建立拉索结构的可靠性功能函数,计算出该桥5根扣索在各个施工工况下的可靠度指标。(4)以2根扣索发生强度破坏作为扣索体系的失效标志,计算得到扣索体系的可靠度,在此基础上给出了施工期内拱桥扣索体系安全性能的概率性评价。

关键词：钢管混凝土拱桥劲性骨架施工阶段扣索可靠度

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重庆朝天门长江大桥扣索施工工艺

桥梁建设 2010年第2期40卷 73-75,79页

作者：吴立鹏武向东邓惠斌陈可祥柳州市新桥建筑机械有限公司广西柳州545005 武汉二航路桥特种工程有限责任公司湖北武汉430071 湖北省高速公路实业开发有限公司湖北武汉430022

重庆朝天门长江大桥主桥为三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。主桥钢桁梁采用悬臂架设,中跨主拱采用架设扣塔安装。其扣索采用高强度、低松弛钢绞线,单根穿挂、单根张拉工艺施工。扣索的施工主要包括施工准备工作、钢绞线下料、施工平台搭设... 详细信息

重庆朝天门长江大桥主桥为三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。主桥钢桁梁采用悬臂架设,中跨主拱采用架设扣塔安装。其扣索采用高强度、低松弛钢绞线,单根穿挂、单根张拉工艺施工。扣索的施工主要包括施工准备工作、钢绞线下料、施工平台搭设、固定端穿索、张拉端穿索、张拉、索箍和减振器安装、扣索拆除等工序。采用MIDAS/Civil有限元软件中的空间梁单元、索单元、桁架单元建立空间杆系模型,对扣索的各根钢绞线张拉力精确计算,所有钢绞线逐根一次张拉到设计值,所有扣索最后无须调索。

关键词：重庆朝天门长江大桥钢桁拱扣索钢绞线张拉力有限元法施工技术