谈谈对大跨度桥梁非线性颤振的研究
大跨度桥梁的颤振研究综述(小学期作业)
大跨度桥梁的颤振研究综述 桥梁颤振是由结构内部弹性力、惯性力、阻尼力和自激力共同作用而引起的一种复杂的气动弹性不稳定现象。当风速达到某一临界值时，风的动力作用与桥梁自身震动相互影响并可能导致桥梁发生颤振现象。由于桥梁颤振是发散性（振幅不断增大）的，所以桥梁一旦发生颤振现象，将导致桥梁整体灾难性的结构破坏，1940年美国的塔科马海峡吊桥因颤振而倒塌就是一个例子。故而桥梁颤振一直是桥梁振动中研究的重点。 影响桥梁颤振主要有气动方面和结构方面两个方面的因素。气动方面主要是结构断面的气动外形，结构方面则主要是结构的质量、刚度、阻尼等。桥梁颤振是由以上二者的共同作用而导致的，故而要避免桥梁发生颤振现象，就必须研究二者影响颤振的机理和并且通过合理设计提高桥梁的颤振临界风速。 发生颤振的必要条件是：结构上的瞬时气动力与弹性位移之间有位相差，因而使振动的结构有可能从气流中吸取能量而扩大振幅。在气流速度较低的情况下，结构所吸取的能量会被阻尼消耗而不发生颤振，只有在速度超过某一值时，才会发生颤振。若吸取的能量正好等于消耗的能量，则结构维持等幅振动，与此状态对应的速度称为颤振临界速度v（简称颤振速度）。当气流速度跨越颤振速度时，振动开始发散。因此，桥梁设计中必须使桥梁颤振临界风速大于设计基准风速，还要有一定的安全储备，从而避免在使用过程中出现颤振现象。
桥梁颤振物理关系非常复杂，振动机理也非常深奥，故此桥梁颤振的研究也经历的由古典耦合颤振理论到二维分离流颤振理论再到三维桥梁颤振分析的发展阶段，并且由线性过渡到分线性。 人们最早接触到颤振现象是在航空领域，第一次世界大战初期就有轰炸机因发生颤振而坠毁，这促使人们开始研究空气动弹性颤振问题。到1934年，美国科学家Theodorson首先从理论上研究了薄平板的气动自激力，并给出了其解析表达式和精确解，自此，求解机翼颤振有了解析方法——即二维经典耦合颤振理论。 经典耦合颤振理论只适合于流线型断面的颤振分析，该类截面的气流绕流形态与平板十分接近，满足Theodorson形式的非定常气动力成立的前提条件，但是实际桥面棱角明显，流动情况十分复杂，势流理论无法描述作用在非线性流体上的非定常力。 由此，1966年日本科学家Saknta等人对比了桥梁断面和机翼断面的气动导数的差别后，建立了桥梁结构的分离流颤振理论。其建议用6个实函数的气动导数来表示钝体截面气动自激升力和扭矩，后又被Sarkar和Jones等人推广到18个气动导数表示的气动自激力公式，以满足不同需求。 二维分离流颤振理论既可以用于求解鼓点扭耦合颤振问题，也可以用于分析分离流颤振问题，但是其必须满足线性化假定（小幅震动假定）和攻角不变假定等局限性假定条件，而这些假定一定程度上将气动力定常化，且忽略了结构运动沿桥梁纵向的变化，只能用于一般的悬索桥。
大跨度桥梁实用几何非线性分析.
大跨度桥梁实用几何非线性分析 一.引言．现代大跨度桥梁等工程结构的柔性特征已十分明显，对于这些结构考虑几何非线性的影响己必不可少。并且，计算机能力的大大提高也使得分析大型复杂结构的非线性问题成为可行。80年代国外对几何非线性问题的发展已相当完善［1，2］，国内在这方面也做了不少的工作［4－6］在工程结构几何非线性分析中，按照参考构形的不同可分为TL（Total Lagranrian) 法和UL（Updated Lagrangian)法[1]。后来，引入随转坐标系后又分别得出 CR（Co-rotational)-TL法和CR－LU法[2,3]，在工程中UL（或CR-UL）法应 用较多。以前的文献大都对结构的几何刚度矩阵进行了复杂而详细的推导。从文中的分析可以发现，结构几何刚度矩阵的精确与否并不实质性地影响迭代收敛的最终结果，求解几何非线性问题的关键在于如何由节点位移增量准确地计算出单元的内力增量，而这一点以前文献都没有提到过。因此，本文的重点放在论述单元内力增量的计算上。工程上很早就开始使用拖动坐标系来求解大跨度桥梁结构的大挠度问题，本文则把它应用到单元内力增量的计算中。从实质上说，这里的拖动坐标系与上面提到的随转坐标系没有区别。因此，在理论方法上，目前文中的方法可以归类到CR－UL法。但由于本文重点不在于详细介绍这种方法的理论体系，所以论述中均不再使用该名词。本文的目的主要是通过简化复杂的几何非线性分析方法，推广该方法在实际工程中的应用。二、非线性商限元求解过程对于工程结构的非线性问题，用有限元方法求解时的非线性平衡方程可写成以下的一般形式：Fs(δ）-P0（δ）=0 （l）其中，为节点的位移向量；Fs(δ)为结构的等效节点抗力向量，它随节点位移及单元内力而变化；PO（δ）为外荷载作用的等效节点荷载向量，为方便起见，这里暂时假定它不随节点位移而变化。由于式（l）中的等效节点抗力一般无法用节点位移显式表示，故不可能直接对非线性平衡方程进行求解。但实际结构的整体切向刚度容易得到，所以通常应用Newton-Raphson迭代方法求解该问题。结构的整体切向刚度矩阵KT可表示如下dPO＝KTdδ （2）式中，KT＝ KE十KG，其中KE 为结构的整体弹性刚度矩阵，KG为几何刚度矩阵。用混合Newton－Raphson迭代方法求解结构非线性问题的基本过程如下：(1）将等效节点荷载PO分成n 步，ΔP0＝PO／n，计算并组集结构的整体切向刚度矩阵，进入加载步循环；(2)求解节点位移增量；(3)计算各单元内力增量，修正单元内力；(4)更新节点坐标，计算节点不平衡力R；(5)判断节点不平衡力R是否小于允许值，如满足条件，则进入下一个加载步；如不满足条件，重新计算结构的整体切向刚度矩阵，用R代替ΔP0，回到第2步；(6）全部加载步完成之后，结束。从上述求解过程中可见，最为关键的一步是第3步，即由节点位移增量计算单元的内力增量。也可以说是由这一步决定了最终的收敛结果，以下将对此着重论述。其实结构的整体切向刚度矩阵对结果并无实质性的影响，修正的NetwRaphson方法正是利用这一点来节省迭代计算的时间。以前的文献对空间梁单元几何刚度矩阵的推导方面论述较多，都建立在一些假定的基础上，这里就不详细说明。考虑到结构的整体切向刚度矩阵精确与否并不改变最终结果，仅影响迭代收敛的速度，并且不是越精确的整体切向刚度矩阵迭代收敛越快。三、小应变时单元内力增百计算在一般情况下，工程结构的几何非线性都属于小应变大位移（大平移、大转动）问题。对于这类问题，单元内力增量的计算比较简单。平面梁单元是空间梁单元发展的基础，故这里先分析平面梁单元的情况。平面梁
结构力学 桥梁结构分析
桥梁结构分析 桥梁结构分析 摘要：设计桥梁可有多种结构形式选择：石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。 关键词：梁式桥，拱式桥，悬索桥，桁架桥，斜拉桥 著名桥梁专家潘际炎说：“海洋，是孕育地球生命的产床；河流，是孕育人类文明的摇篮；而桥，则是联系人类文明的纽带。”这纽带越来越宏伟，越来越精致，越来越艺术！建国以
来中国的桥梁工程事业飞速发展。随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求，对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。通过半个学期的结构力学的学习，我对桥梁结构及他们的受力特点有了一定的认识。理论联系实际，我通过对各种结构的对比分析，进一步加深了印象，对以后的学习奠定了基础。 1.梁式桥 工程实例——洛阳桥，又称万安桥，在福建泉州市区东北郊洛阳江入海处，该桥是举世闻名的梁式海港巨型石桥,为国家重点文物保护单位，为国家重点文物保护单位。 梁式桥的主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。梁式桥的上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座反力较大，桥的跨中处截面弯矩很大。所以由于这种特性，梁式桥的跨度有限。简支梁桥合理最大跨径约20 米，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70 米。采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但是由于制造梁式桥的材料多为石料与混凝土，随跨度的增加其自重的增加也比较显著。因此梁式桥广泛用于中、小跨径桥梁中。 结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。随着跨度的增大，桥的内力也会急剧增大，混凝土的抗弯能力很低，较难满足强度要求。弯矩产生的正应力沿横截面高度呈三角分布，中性轴附近应力很小，没有充分利用材料的强度。 2.拱式桥 工程实例——赵州桥，坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代，由著名匠师李春设计和建造，距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。 拱式桥拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。从几何构造上讲，拱式结构可以分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。分析三角拱的受力特点，在竖向荷载下，三角拱存在水平推力，因此，三角拱横截面的弯矩小于简支梁的弯矩。弯矩的降低，拱能更充分的发挥材料的作用，当跨度较大、荷载较重时，采用拱比采用梁更为经济合理。
大跨度桥梁的发展趋势
大跨度桥梁的发展趋势 随着人类交往的日益增加，人类文明成果更快更广泛的传播，加快了桥梁技术的进步，19世纪钢筋混领土的发明应用，使桥梁技术产生的革命性的飞跃，综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。 在中国国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程，海峡宽57公里，建成后将成为世界上最长的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽20公里，水深40米，海床以下130米深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。 大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展 1、研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安 全和稳定性，拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁，以增大特大跨度桥梁的刚度。 2、采用以斜缆为主的空间网状承重体系；采用悬索加斜拉的混合体系。 3、采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 新材料的开发和应用 新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材
料取代目前桥梁用的钢和混凝土。 在设计阶段采用高度发展的计算机 计算机作为辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。桥梁建成交付费用 使用后将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。 大型深水基础工程 目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程，下一步须进行100—300米深海基础的实践。 重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。
大跨度桥梁设计复习题答案讲解
《大跨度桥梁设计》复习题 1.拱桥的受力特点？ 拱桥按照是否对墩台产生水平推力，可分为有推力拱桥和无推力拱桥，有推力拱桥的主要承重构件是主拱肋（圈），受压为主；无推力拱桥也成为系杆拱桥，是梁—拱组合体系桥，其主要承重构件是拱肋与系杆，拱肋受压，系杆受压。拱脚处有水平推力，从而使拱主要受压,与梁桥比使拱内弯矩分布大为改变(减小)。 2.中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部，桥面系（行车道、人行道、栏杆等）一部分用吊杆悬挂在拱肋下，一部分用钢架立柱支承在拱肋上。 3.简支梁和连续梁桥可自由收缩，收缩使结构只发生变形，但不产生内力；固定梁、连续刚构桥等超静定结构，混凝土收缩产生变形和内力。 4.大跨径混凝土连续梁桥采用悬臂施工法施工的过程中，墩梁临时固结，主梁从墩顶向两边同时对称分段浇筑或拼装，直至合龙；合龙之前，结构受力呈T构状态，属静定结构，梁的受力与悬臂梁相同。 5.大跨径桥梁按结构体系分类？ 梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、及其他组合体系桥。 6.公路桥梁的车道荷载由哪两种荷载组成，当计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以什么系数？ 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。 公路1级车道荷载的均布荷载标准值为q=10.5KN/m,集中荷载标准值为P kk按以下规定选取：桥涵计算跨径≤5m时，P=180 KN；桥涵计算跨径≥50m时，P=360 KN；桥涵计算跨径介kk于上述跨径之间时，采用直线内插法求得：P=（4l+160）KN。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以k系数1.2. 公路2级车道荷载的均布荷载标准值q,集中荷载标准值P，为公路1级车道荷载的0.75倍。kk 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上，集中荷载标准值只有一个，作用于相应影响线的峰值处。 7.连续梁桥施工方法主要分为两大类：整体施工法和分段施工法。中小跨度桥梁施工方法主要采用整体施工法，包括满堂支架法、预制拼装法；大跨度桥梁主要采用分段施工法，包括悬臂施工法、逐跨施工法、顶推施工法、 转体施工法。桥梁分段施工有三种基本形式：纵向分段、横向分段（又称装配式桥梁施工，主要用于中小跨径桥）、竖向分层施工（用于组合桥梁施工，也用于大跨拱桥主拱肋的现浇或安装）。 8.悬浮体系斜拉桥的特点？ 塔墩固结，塔梁分离，主梁除两端支承于桥台处，全部用斜拉索吊起，其结构形式相当于在单跨
超大跨径桥梁结构健康监测关键技术
《超大跨径桥梁结构健康监测关键技术》 2017年度湖南省科技进步奖项目公示材料 一、项目名称：超大跨径桥梁结构健康监测关键技术 二、项目简介 桥梁是公路交通的重要节点，而超大跨径桥梁由于结构形式与结构安全的重要性，成为交通线路的重中之中。大桥在投入使用后，不可避免地会受到外界因素（自然灾害、外荷载等）的影响，造成结构安全隐患，最终影响社会经济发展和人民生命财产的安全。 超大跨径桥梁结构健康监测关键技术主要以矮寨特大悬索桥（吉茶高速公路控制性工程，创造了最大峡谷跨径、塔梁完全分离结构设计、轨索滑移法架梁以及岩锚吊索结构四项世界第一）为工程依托，在课题组累积的前期研究基础之上，从监测系统整体效能优化设计、健康监测元器件开发、结构损伤分析与评估等方面开展了深入系统的研究，主要内容及创新点包括： （1）针对桥梁健康监测与评估系统功能划分不明确、系统框架不完全等问题，结合现代计算机通信技术，提出了基于网格的超大跨径桥梁结构健康监测系统。对桥梁结构健康监测系统中评估分析模块效率低、系统间存在信息孤岛等问题进行了优化，最终实现健康监测系统评估功能共享。 （2）针对超大跨径桥梁监测任务点繁多，数据量大等问题，以K-L信息距离为理论基础，提出了K-L信息距离准则。利用该准则研究了超大跨径桥梁传感器优化布置方法，达到用最少测点监测桥梁全面状态的目的。 （3）研究了超大跨径桥梁有限元模型修正方法，提出了基于径向基函数的桥梁有限元模型修正方法，避免了传统的矩阵型和参数型模型修正中修正目标众多、监测自由度与有限元模型自由度不匹配的问题。 （4）根据桥梁的损伤机理与车匀速过桥时与桥梁的耦合特性，提出了基于动能能量比和小波包能量比边缘算子的桥梁结构损伤识别方法。 （5）提出了基于健康监测系统的桥梁拉索疲劳寿命预测方法，研发了低功耗便携式索力在线监测设备等桥梁结构监测元器件。 （6）研发了超大跨径桥梁结构健康监测综合系统，编制了《湖
中国大跨度桥梁现状
桥梁建设的回顾和展望 改革开放以来，我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就，公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥，积累了丰富的桥梁设计和施工经验，我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。现综述大跨径桥梁建设和发展情况。 斜拉桥 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型，在跨径200~800m的范围内占据着优势，在跨径800~1100m特大跨径桥梁角逐竞争中，斜拉桥将扮演重要角色。 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成，选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面，拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE 外套防护钢绞线索。 现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨 182.6米斯特伦松德桥。历经半个世纪，斜拉桥技术得到空前发展，世界已建成主跨200米以上的斜拉桥有200余座，其中跨径大于400m有40余座。尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥（主跨856米），南京长江二桥钢箱梁斜拉桥（主跨628米）、福建青州闽江结合梁斜拉桥（主跨605米）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥（主跨530米），1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥（主跨890米），是斜拉桥跨径的一个重大突破，是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。（表一） 表一：
大跨度桥梁作业2
一、简述桥梁的分类及主要特点 按用途分类：公路桥、城市桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、管道桥、机场跑道桥等； 按材料分类：木桥、石桥、混凝土桥、钢桥、组合桥与复合桥、圬工桥等； 按跨径分类：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞； 按平面形状分类：正桥、斜桥、曲线桥； 按结构类型分类：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥等。 1、梁桥 在竖向荷载作用下无水平反力，以受弯为主； 梁内产生的弯矩最大，需要抗弯能力强的材料来建造； 简支桥梁结构简单，施工方便，对地基承载力要求也不高，适用跨径在50m以下； 跨径较大时可修建悬臂式获连续式梁桥。 2、拱桥 跨越能力较大，外形美观； 在竖向荷载作用下，墩台将承受水平推力； 与同跨径梁相比，拱的弯矩和挠度小得多； 可用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土等来建造。 3、刚构桥 主要承重结构是梁和柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大刚性； 受力特点介于梁与拱之间，竖向作用下，梁部主要受弯，柱脚处也有水平反力； 跨中正弯矩小于梁桥，跨中建筑高度可较小。 4、斜拉桥 由承压的塔、受拉的索与受压弯的梁体组合而成； 主梁截面较小，跨越能力大； 刚度大，抗风能力较好； 自锚体系，在大跨径桥梁中造价较低； 可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航。 5、悬索桥 由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成； 主缆具有非常合理的受力形式，截面设计容易； 结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越特大跨度，经济跨径在500m以上； 桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力，并将其传递到下部墩及基础； 悬索为柔性结构，刚度小，易产生较大的挠曲变形； 在风荷载等动荷载作用下易产生振动。 二、悬索桥、斜拉桥、大跨度拱桥的组成构件有哪些？三种桥的受力特点如何？ 有何本质区别？ 1、组成构件 悬索桥：主缆、加劲梁、塔柱、吊杆、锚碇、索鞍等； 斜拉桥：主梁、索塔、斜拉索； 大跨拱桥：主拱圈、拱座、墩台、拱上建筑。
大跨度桥梁
大跨度桥梁 1.大跨度桥梁现状及未来发展趋势 1.1斜拉桥 斜拉桥是现代大跨度桥梁的重要结构形式，特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩和由于地质的原因不利于修建地锚的地方，往往选择斜拉桥的桥型。它的受力体系包括桥面体系，支承桥面体系的缆索体系，支承缆索体系的桥塔。斜拉桥不仅能充分利用钢材的抗拉性能、混凝土材料的抗压性能，而且具有良好的抗风性能和动力特性。它以其跨越能力大，结构新颖而成为现在桥梁工程中发展最快，最具有竞争力的桥型之一。 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有30余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。 中国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有52座跨径大于200米。20世纪80年代末，我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上，1991年建成了上海南浦大桥（主跨为423米的结合梁斜拉桥），开创了中国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。 今后斜拉桥的体系多以漂浮式或半漂浮为主。半漂浮式可用柔性墩或在塔上设水平拉索阻止桥面过分的漂浮，所有这些都是为了抵抗温度变形及地震。 斜拉桥的发展趋势主要表现在如下几个方面： 1）桥面继续轻型化，跨径继续增大，中小跨径也具有竞争力 2）塔架构的多样化 3）多跨多塔斜拉桥 1.2悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外，其它的跨径超过1000m以上的都是悬索桥。如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。 迄今为止世界上已出现三个悬索桥大国，即美国、英国与日本。全球各类悬索桥的总数已超过100座。 美国在悬索桥的发展上花了将近100年的时间，技术上日趋成熟，为全球悬索桥的发展奠定了基础，并首先使悬索桥成为跨越千米以上的唯一桥型。美国的悬索桥由于出现较早，在风格上有与其时代相适应的特色，主要有一下各点： （1）主缆采用AS法架设。 （2）加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双层桥面，并在桥塔处设有伸缩缝。 （3）桥塔采用铆接或栓接钢结构。 （4）吊索采用竖直的4股骑跨式。 （5）索夹分为左右两半，在其上下采用水平高强螺栓紧固。 （6）鞍座采用大型铸钢件。 （7）桥面板采用RC构件。 英国的悬索桥由于出现较晚些，顾自成流派。其主要特点如下： （1）采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。 （2）早期采用铰接斜吊索。 （3）索夹分为上下两半，在其两侧采用垂直于主缆的高强螺栓紧固。 （4）桥塔采用焊接钢结构或钢筋混凝土结构。
大跨度桥梁考核作业详解
2016级大跨度桥梁考查题（每题10分，共100分） 一、简述悬索桥中主缆无应力索长的计算思路和方法？ 答：悬索桥中、边跨中，各索股由索夹紧箍成一条主缆， 因而，通过求解主缆中线再 求索股的无应力长度。但是，悬索桥不同于其他的桥型，其主缆线形并不能由设计者人为确定，而需根据成桥状 态的受力而定。所以，先确定成桥状态主缆各控制点(IP 点和锚点)的位置、矢跨比和主缆的截面几何形状参数、材料参数等，再采取解析迭代法，确定主缆的线形，并求解主缆的缆力和主缆中线的有、无应力长度，然后进一步求解包括锚跨在内的索股长度。 主缆自由悬挂状态下，索型为悬链线。取中跨曲线最低点 为坐标原点，则对称悬链线方程为： 式中：c=H/q ；H 为索力水平投影；q 为主缆每延米重。 主缆自重引起的弹性伸长量为： 主缆无应力长度为： 210S S S S ?-?-= 根据成桥状态主缆的几何线型、桥面线型，求得各吊索的
有应力长度，扣除弹性伸长量，即得吊索无应力长度。 二、简述悬索桥中主索鞍为何要设置边跨方向的预偏？ 答：在空缆状态,由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同,导致相邻跨主缆水平分力不等。此时,若索鞍仍保持在成桥位置,会使主塔承受较大的不平衡力,需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中,靠主塔变形改变跨度,减小不平衡力是不现实的,需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力,使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态,此时的偏移量或偏转量就是索鞍的预偏量。 悬索桥桥塔设计的合理成桥状态是塔顶没有偏位，塔底没有弯矩，此时塔顶相邻跨主缆水平分力相等。在空缆状态，由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同，导致相邻跨主缆水平分力不等。此时，若索鞍仍保持在成桥位置，会使主塔承受较大的不平衡力，需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中，靠主塔变形改变跨度，减小不平衡力是不现实的，需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力，使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态。 三、简述主缆和吊索的安全系数一般如何设计取值？
我国大跨桥梁现状及发展趋势
我国大跨桥梁现状及发展趋势 改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展，特别是近十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成，标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁，不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥，并创造了该类型桥梁十余项世界第一；苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥，同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥；润扬长江公路大桥南汊悬索桥，以1490m跨度为世界第三大悬索桥；刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥；万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥；此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥，其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位；南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。 一座座桥，实现了天堑的跨越，缩短了时间与空间的距离，美化了秀美山川，为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。 随着科技的发展，新材料的开发和应用，在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前，我国桥梁建设正在与国际接轨，开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。 （1）跨径不断增大 目前，世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径已经突破1000m，钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为300m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m。 （2）桥型不断丰富 本世纪50～60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜
城市大跨度桥梁施工的要点分析正式版
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.城市大跨度桥梁施工的要点分析正式版
城市大跨度桥梁施工的要点分析正式 版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 摘要：随着城市经济的快速发展，大跨度桥梁在城市当中越来越多的出现，但是大跨度桥梁的施工技术要求高、难度大，对施工过程中的质量控制和管理提出了更高的要求，在施工过程中需要做好几何、应力、稳定和影响因素控制，但是大跨度桥梁本身就有很多种，这无疑增加了施工技术难度。本文根据已有的研究资料详细论述了大跨度桥梁施工过程中应该注意的一些问题，在详细分析影响其施工质量因素的基础上，提出了一些施工质量方面的对策建议，以期能够提高城市大跨度
桥梁的施工水平。 关键词：大跨度；桥梁；施工 1.影响大跨度桥梁施工质量的因素分析 从实践的角度来看，影响大跨度桥梁施工质量的因素有很多，这些因素主要表现在施工材料、技术管理、设备运行等方面上，在大型桥梁施工过程当中应该在做好施工质量控制与过程管理的基础上，要针对影响施工质量的一些重点因素，采取专门的施工管理措施，保障桥梁施工的各个重点控制部分的施工质量，保证整个施工过程中桥梁的质量都处于良好的控制状况。在大型桥梁施工当中，目前应力混凝土结构箱梁与灌注桩是桥梁施工应用最为
大跨度桥梁结构理论专题研究之一--每人任选一题
大跨度桥梁结构理论专题研究之一?1．桥梁结构的可靠度研究（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等） ?2．大跨桥梁的结构静、动力分析（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等） ?3．桥梁结构全寿命耐久性设计的主要理论和方法及应用 ?4．钢桥的疲劳分析与试验研究及应用 ?5．新型材料在大跨桥梁中的应用 ?6．大跨桥梁检测与质量评定技术研究（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等）7．大跨斜拉桥施工智能监控研究（悬臂灌注，悬臂拼装） ?8．大跨拱桥施工智能监控研究（悬臂拼装，转体施工） ?9．大跨桥梁健康监测与评估（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等） ?10．钢桥合理刚度与冲击系数研究（高速铁路300km/h） ?11．局部稳定与整体稳定分析 ?12．高速铁路车桥共振的危险性分析研究（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等） ?13．大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究（可选任一类桥梁，如梁、拱、索桥等） ?14．斜拉桥拉索的风雨振与制减震措施研究 ?15．钢桥长效防腐涂装技术研究, ?16．大跨度桥梁深水基础工程的设计施工技术与监测分析研究 ?17. 国内外钢桥规范的对比研究（荷载与荷载谱的不同，抗弯构件，拉压构件，稳定，疲劳等； 中国，日本，美国，欧洲，俄罗斯） ?18. 自选与大跨桥相关的科研课题 ?19. 自列题目做一篇大跨桥梁的论文---与导师的研究方向相同或不同均可以。 课程报告要求: ?1、PPT文件，可报告10分钟左右，并负责研讨回答问题。 ?每人做一篇课题研究的报告，希望有一定深度；在课堂上交流！ ?2、大跨度桥梁专题研究书面报告---上交老师和学校留存记分！ ?书面打印稿格式要求（word 文档A4纸，空白左边2.5cm,上下右均为2cm；1.25倍行间距）； 字体要求: 报告大标题: 宋体2 号字 第一层次标题: 宋体小 3 号字 第二层次标题: 宋体 4 号字 第三层次标题: 宋体小4 号字 正文字体: 宋体 5 号字 标题:排序号: 1. 1.1, 1.2,… 1.1.1, 1.1.2 ,… 1) 2),…; (1),(2),.. ①,②,… 提交给老师电子版WORD和书面打印稿（书面打印稿上交学院研究生科---计入课程成绩）雷老师的电子邮箱: jqlei@https://www.360docs.net/doc/ce6632839.html,, 电子版WORD 请发送这个邮箱.
大跨度桥梁实用几何非线性分析(1).
大跨度桥梁实用几何非线性分析(1) 本文从简单实用的角度论述了空间杯系结构的几何非线性分析理论。文中分析了非线性有限元方法的求解过程，特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题，即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入随转坐标系，论述了平面和空间梁单元小应变变形时单元内力增量的计算问题。用本文方法可以分析大跨度桥梁结构的六位移大旋转问题。并且用实桥算例进行了验证。 关键词：大跨度桥梁几何非线性实用分析非线性有限元小应变理论江阴长江大桥 一. 引言． 现代大跨度桥梁等工程结构的柔性特征已十分明显，对于这些结构考虑几何非线性的影响己必不可少。并且，计算机能力的大大提高也使得分析大型复杂结构的非线性问题成为可行。80 年代国外对几何非线性问题的发展已相当完善［1，2］，国内在这方面也做了不少的工作［4－6］ 在工程结构几何非线性分析中，按照参考构形的不同可分为TL(Total Lagranrian) 法和UL(Updated Lagrangian) 法［1］。后来，引入随转坐标系后又分别得出CR (Co-rotational)-TL 法和CR- LU法［2,3］，在工程中UL (或CR-UL法应用较多。以前的文献大都对结构的几何刚度矩阵进行了复杂而详细的推导。从文中的分析可以发现，结构几何刚度矩阵的精确与否并不实质性地影响迭代收敛的最终结果，求解几何非线性问题的关键在于如何由节点位移增量准确地计算出单元的内力增量，而这一点以前文献都没有提到过。因此，本文的重点放在论述单元内力增量的计算上。 工程上很早就开始使用拖动坐标系来求解大跨度桥梁结构的大挠度问题，本文则把它应用到单元内力增量的计算中。从实质上说，这里的拖动坐标系与上面提到的随转坐标系没有区别。因此，在理论方法上，目前文中的方法可以归类到CR- UL 法。但由于本文重点不在于详细介绍这种方法的理论体系，所以论述中均不再使用该名词。本文的目的主是通过简化复杂的几何非线性分析方法，推广该方法在实际工程中的应用。 、非线性商限元求解过程对于工程结构的非线性问题，用有限元方法求解时的非线性平衡方程可写成以下的一般形式： Fs( S) -P0 (S) =0 (l ) 其中，为节点的位移向量；Fs( S )为结构的等效节点抗力向量，它随节点位移及单元内力而变化；PO(S )为外荷载作用的等效节点荷载向量，
大型桥梁及施工外文翻译--大跨度桥梁
Large Span Bridge 1.Suspension Bridge The suspension bridge is currently the only solution in excess of 600 m, and is regarded as competitive for down to 300. The world’s longest bridge at present is the Verrazano Narrows bridge in New York. Another modern example is the Severn Bridge in England. The components of a suspension bridge are: (a) flexible cables, (b) towers, (c) anchorages, (d) suspenders, (e) deck and ，(f) stiffening trusses. The cable normally consists of parallel wires of high tensile steel individually spun at site and bound into one unit .Each wire is galvanized and the cable is cover with a protective coating. The wire for the cable should be cold-drawn and not of the heat-treated variety. Special attention should be paid to aesthetics in the design of the rowers. The tower is high and is flexible enough to permit their analysis as hinged at both ends. The cable is anchored securely anchored to very solid anchorage blocks at both ends. The suspenders transfer the load form the deck to the cable. They are made up of high tensile wires and are normally vertical. The deck is usually orthotropic with stiffened steel plate, ribs or troughs，floor beam, etc. Stiffening trusses, pinned at the towers, are providing. The stiffening system serves to control aerodynamic movements and to limit the local angle changes in the deck. If the stiffening system is inadequate, torsional oscillations due to wind might result in the collapse of the structure, as illustrated in the tragic failure in 1940 of the first Tacoma Narrows Bridge. The side span to main span ratio varies from 0.17 to 0.50 .The span to depth ratio for the stiffening truss in existing bridge lies between 85 and 100 for spans up to 1,000m and rises rather steeply to 177. The ratio of span to width of deck for existing bridges ranges from 20 to 56. The aerodynamic stability will have be to be investigated thoroughly by detailed analysis as well as wind tunnel tests on models. 2.The cable-stayed bridge During the past decade cable-stayed bridges have found wide application, s\especially in Western Europe, and to a lesser extent in other parts of the world. The renewal of the cable-stayed system in modern bridge engineering was due to the tendency of bridge engineering in Europe, primarily Germany, to obtain optimum structural performance from material which was in short supply-during the post-war years. Cable-stayed bridges are constructed along a structural system which comprises an
大跨度桥梁结构计算书
大跨度桥梁结构计算书
大跨度桥梁结构计算书 1 结构概况 该桥为双薄壁墩刚构桥，主梁采用变高度箱梁，该桥跨径为85+130+85m。桥梁的结构形式如下： 图1.1 桥梁结构形式 2技术标准和设计参数 2.1计算依据 1、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）； 2、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）； 3、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 4、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 2.2设计技术条件 公路等级：公路Ⅰ级。 2.3 主要设计参数 桥梁结构所承受的荷载(或作用)包括结构自重、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移（按沉降量按1.0cm考虑）、活载、结构整体升降温和温度梯度等。上部结构设计计算取用的有关参数如下： 1、结构重力:混凝土容重取26KN/m3 2、二期恒载:包括桥面铺装、栏杆等 二期恒载的总荷载为：60.8 KN/m 3、收缩徐变影响力:按04设计规范取用，天数3650天 4、基础变位影响力:不均匀沉降按1.0cm计 5、相对湿度 70% 6、纵向预应力锚下控制应力 1395MPa 7、孔道偏差系数 0.0015 8、一端锚具回缩 0.006m 9、钢束松弛率 0.3 10、预应力孔道摩擦系数 0.17
11、施加预应力混凝土强度≥90% 12、温度荷载 整体温差+20℃、-20℃ 温度梯度：按04规范取值，即14.0℃—5℃—0℃，反温差为上述值的-0.5倍。 3 有限元模型 3.1单元和截面的建立 该桥有限元模型共106个单元，101个节点。具体模型如下图。 图3.1.1 消隐模式的全桥模型 图3.1.2 全桥模型 3.2边界条件 该桥支座采用固结形式。
大跨度桥梁颤振稳定性研究方法
大跨度桥梁颤振稳定性研究方法 本文从古典耦合颤振理论、分离流颤振模型和三维桥梁额振分析等三个方面简要回顾了空气动力作用下大跨度桥梁风振稳定性研究的历史，比较全面地综述了桥梁额振稳定性理论由简单到复杂，由解析方法到数值方法、由二维颤振到三维额振以及由多模态参与到全模态参与的发展过程。为了便于定量地比较这几种颤振分析理论和方法的适宜条件和精度，以完全流线形的悬臂机翼和钝体截面的上海南浦大桥为例，计算和分析了颤振临界风速的数值结果。 关键词：空气动力学大跨度桥梁颤振稳定性临界风速 一、前言 浸没在气流中的任一物体，都会受到气流的作用，这种作用通常称为空气力作用。当气流绕过一般为非流线形（钝体）截面的桥梁结构时，会产生涡旋和流动的分离，形成复杂的空气作用力[1]. 当桥梁结构的刚度较大时，结构保持静止不动，这种空气力的作用只相当于静力作用；当桥梁结构的刚度较小时，结构振动得到激发，这时空气力不仅具有静力作用，而且具有动力作用[2]. 风的动力作用激发了桥梁风致振动，而振动起来的桥梁结构又反过来影响空气的流场，改变空气作用力，形成了风与结构的相互作用机制。当空气力受结构振动的影响较小时，空气作用力作为一种强迫力，引起结构的强迫振动；当空气力受结构振动的影响
较大时，受振动结构反馈制约的空气作用力，主要表现为一种自激力，导致桥梁结构的自激振动。当空气的流动速度影响或改变了不同自由度运动之间的振幅及相位关系，使得桥梁结构能够在流动的气流中不断汲取能量，而该能量又大于结构阻尼所耗散的能量，这种形式的发散性自激振动称为桥梁颤振[3]. 桥梁颤振物理关系复杂，振动机理深奥，因而桥梁颤振稳定性研究也经历了由古典耦合颤振理论到分离流颤振机理再到三维桥梁颤振分析的发展过程。 二、古典耦合颤振理论尽管由气动弹性影响所引起的机翼动力失稳现象早在人类实现空中飞行梦想的最初年代里已经观察到了，但是非定常机翼颤振理论直到20 年代初才取得了实质性的进展。 1. Theodorsen 机翼颤振理论 1922年，bimbaum利用Prandtl的约束涡旋理论，提出了第一个简谐振动平板机翼的气动升力解析表达式。此后Theodorsen ，Wagner，Glanert , Kussner, Duncan和Collar 等气动专家对二维振动平板的非定常气动力表达式进行了 1 0多年的深入研究[4，5]，直到1935 年，才由Theodorsen 用势能原理第一次求出了这一问题最完整的解答 2. Bleich 悬索桥颤振分析 1940年秋天，美国华盛顿州Tacoma悬索桥风毁失事，人们很自然地将这一风振现象比拟为裹冰状态输电缆的驰振或平板机翼的颤 振。Bleich 试图用Theodorsen 平板机翼颤振理论来解释这一事故，