考虑抖振影响的大跨度桥梁静风稳定性分析
第23卷第8期 V ol.23 No.8 工 程 力 学 2006年 8 月 Aug. 2006 ENGINEERING MECHANICS
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收稿日期：收稿日期：2004-07-10；修改日期：2004-12-22 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50278069)
作者简介：*张志田(1974)，男，湖南人，讲师，博士，从事桥梁抗风与抗震研究；
葛耀君(1958)，男，上海人，教授，博士，同济大学土木工程防灾国家重点实验室副主任，从事桥梁抗风与防震减灾研究。
文章编号：1000-4750(2006)08-0096-06
考虑抖振影响的大跨度桥梁静风稳定性分析
*
张志田1，葛耀君2
(1. 湖南大学风工程试验研究中心，长沙 410082；2. 同济大学桥梁工程系，上海 200092)
摘 要：提出大跨度桥梁静风稳定性求解的动力有限元方法，在考虑桥梁结构几何非线性与脉动风抖振响应影响的基础上对西堠门大桥与东海大桥的静风稳定性进行了分析，计算结果表明，忽略脉动风抖振影响求出的静风失稳临界风速是偏于保守的。
关键词：桥梁；静风稳定；动力有限元；几何非线性；抖振；大跨度 中图分类号：TU311.3 文献标识码：A
AEROSTATIC INSTABILITY ANALYSIS OF LONG SPAN BRIDGES
INCLUDING BUFFETING EFFECT
*
ZHANG Zhi-tian 1, GE Yao-jun 2
(1. Wind Engineering Center of Hunan University, Changsha 410082, China; 2. Bridge Department of Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract: Put forward a method which assesses the aerostatic instability of long span bridges by the approach of dynamic finite element analysis. The aerostatic instability of XIHOUMEN suspension bridge and east coast sea cable-stayed bridge which include the effects of geometric nonlinearity and buffeting are investigated. The analytical data shows that neglecting buffeting influence lead to conservative result.
Key words: bridge; aerostatic instability; dynamic finite element; geometric nonlinearity; buffeting; long span
大跨度悬索桥的静风失稳，通常是指悬索桥加劲梁在静力风荷载作用下发生的扭转发散现象。风荷载作用下，随着变形的增加，结构的整体刚度将不断改变；另一方面，随着结构变形的增加，静风荷载也呈现非线性的增长，即在风速不变的情况下，静风荷载也是结构变形的函数。对于加劲梁来说，静风荷载主要受扭转角的影响。当由结构变形引起的抗力增量小于外荷载增量时，就会发生结构失稳[1]
。
文献[1]提出二维节段桥梁结构静力失稳临界风速的简单计算公式：
02
02M
C B K U ′=
ρα
(1) 式中αK 为结构的扭转刚度，
ρ为空气密度，B 为桥面宽度，0M
C ′为扭转角为0时升力矩系数对扭转角的导数。式(1)是基于小变形线性理论的结果，忽略了气动力矩随结构变形而变化和扭转角沿桥轴线不均匀分布的影响，同时也不考虑结构抗力的非线性因素以及初始攻角的影响。
文献[1]的方法实际上是一种理想化的第一类稳定问题，在桥梁静风稳定空间有限元分析中，为全面考虑结构与气动力非线性的影响，国内外一些学者相继对大跨度桥梁的静风稳定问题进行了研究，最早由Boonyapinyo 在1994年采用有限位移理论对大跨度斜拉桥的侧向弯扭屈曲问题做了空间非线性有限元分析[2]。此后，方明山、程进等对大跨度桥梁的静风稳定性做了进一步的研究[3]，考虑
工 程 力 学 97
了结构的几何与材料非线性、扭转角沿桥轴线的不均匀分布以及初始攻角的影响，采用内增量与外增量结合的迭代方法建立如下有限元平衡方程：
)}({})]{([δδδP K Δ=Δ (2) 式中}]{[δK 为结构的切线刚度矩阵，}{d Δ为结构位移增量向量，)}({δP Δ为结构所受外荷载增量向量。
在结构所处流场为均匀流场且不考虑抖振响应的假设前提下，内外增量双重迭代方法已经能够足够精确地确定结构的静力扭转发散临界风速，然而实际结构所处的流场常常为紊流风场，除了由平均风作用引起结构静位移之外，在脉动风作用下结构还将产生抖振位移，而桥梁的抖振响应对静风稳定性的影响是一个有待回答的问题。显然，采用静力有限元迭代计算的方法无法考虑抖振对静风稳定性的影响，因此，本文以下内容将提出动力有限元方法对大跨度桥梁在紊流场中的静风稳定性进行研究。
1 动力有限元法求解静风稳定
本文采用Newmark 法求解结构的动力响应问题，用动力有限元法求解结构的静风稳定有一个问题要解决，即克服静风荷载阶跃激励对失稳临界风速的影响，本文解决方法是，在计算初期，采用大阻尼比使结构的响应峰值趋近于静力解，在结构响应平稳后，再恢复结构的真实阻尼以考虑抖振响应对发散临界风速的影响。
如图1所示，假设某一时候结构平衡状态下的平均风攻角为)(x a 0，脉动风引起的附加攻角为
),(t x a Δ，),(t x a 为结构结构扭转抖振响应。
图1 风攻角 Fig.1 Attack angle of wind
图1中U 0为平均风速大小；u (t )为水平向脉动风；w (t )为垂直向脉动风。根据图1，结构某一断面特定时候所受的单位长度三分力按瞬时风轴坐标可表示为：
B t x t x
C t x U t x
D D ?+Δ+?=
′)],(),([),(),(αααρ022
1
(3a)
B t x t x
C t x U t x L L ?+Δ+?=
′)],(),([),(),(αααρ022
1
(3b)
2022
1
B t x t x
C t x U t x M M ?+Δ+?=
′)],(),([),(),(αααρ (3c)
式中ρ为空气密度；U (x ,t )为风速，=),(t x U 220),()],([(t x w t x u U ++；L C 、D C 、M C 分别为升
力、阻力与升力矩系数；=Δ),(t x a arctg{w (x ,t )/[U 0+ u (x ,t )]}；B 为桥面参考宽度。
式(3)全面考虑了脉动风的高阶项作用，由于阻力系数D C 、升力系数L C 以及升力矩系数M C 都是结构响应),(t x a 的函数，因此式(3)已经考虑了扭转方向气动刚度的影响，可直接进行风荷载作用下结构的扭转发散动力有限元计算。在动力有限元计算中，),(t x a 对阻力、升力以及升力矩时变特性的影响代替了静力有限元计算中的内外增量迭代过程，而脉动风的影响则通过U (x ,t )与),(t x a Δ全面体现。
式(3)没有考虑气动阻尼的影响，通常采用Scanlan 的自激力线性表达式来综合考虑气动刚度与气动阻尼的影响[4~6]，
由于Scanlan 的自激力表达式不能直接用于时域计算，且气动阻尼只影响抖振本身与桥梁的动力失稳，因此本文研究内容中没有考虑气动阻尼。
由于瞬时风轴坐标表示的力不便于结构有限元分析，因而可将其转化到平均风风轴坐标可得：
)sin()()cos()()(ααΔ′?Δ?′=t L t D t D (4a) )sin()()cos()()(αΔαΔt D t L t L ′+?′= (4b) )()(t M t M ′= (4c)
空间脉动风场的模拟采用George Deodatis 提出的谐波合成法[7]，脉动风谱采用Kaimal 谱，高度Z 处平均风速为U (Z )时的水平及竖向脉动风功率谱密度函数可分别用以下两式表示：
3
52
501200/*)()(f n f u n S u += (5)
3
52
416/*)()(f n f u n S w += (6)
式中：)(n S u 、)(n S w -分别为脉动风的水平顺风向及竖直方向的功率谱密度函数；
n -脉动风的频率(Hz)；
)
(Z U nZ f = (7) *u -气流剪切速度；
Z Z Z Z KU u d ?=
ln
)
(* (8) 其中：K -无量纲常数，K =0.4；
U 0+u (t ) w (t )
a a
Δ
98 工 程 力 学
K Z H Z d /0?= (9)
H -周围建筑物平均高度；
Z 0-地面粗糙高度。
采用空间梁杆单元对结构进行有限元离散，考虑大变形大转动与小应变的情况，并引入单元随转坐标系[8,9]。对于大跨度桥梁结构，由于几何非线性的影响，其整体刚度在动力有限元求解过程中矩阵具有时变的特性，因而线性时不变系统的NewMark-β法显式积分方案不能直接使用，否则会得出不稳定的求解结果。解决的方法是结合NewMark-β与Newton-Raphson 迭代方法进行求
解，具体求解过程参考文献[10]。
2 算例
作为舟山大陆连岛工程的主体工程，西堠门大桥将成为世界最大跨径的钢箱梁悬索桥，主跨
图4 西堠门大桥三分力系数
Fig.4 Aerostatic force coefficients of XIHOUMEN Bridge
在来流假设为均匀流场的前提下，采用动力有限元方法对西堠门大桥进行静风稳定计算，最后计算得到发散风速为125m/s ，静力失稳临界风速为120m/s 。
具体计算中，为消除阶跃激励的影响，在前40秒的动力响应中采用接近1.0的阻尼比，40秒后，恢复到结构的真实阻尼比。
图5、图6、图7是来流假设为均匀流时西堠门大桥跨中侧弯、竖弯、扭转响应曲线。
侧向/m
t /s
时，动力响应是稳定的，即存在某一平稳位置使得结构在该位移再发生微小位移增量时，外荷载增量小于
工 程 力 学 99
结构的抗力增量。当风速大于大于120m/s 时，结构动力响应是不稳定的，即随着时间的增长，结构响应不断地增大，其力学原理是当风速大于120m/s
时，随着结构扭转姿态的改变，风荷载增量始终大于结构抗力增量，由于结构恢复力丧失而导致结构响应不断增长，此即对应扭转发散。
以下考虑紊流场作用下西堠门大桥的扭转发散特性。
图8、图9为平均风速60m/s 时西堠门大桥跨中点竖向响应与扭转响应非线性动力有限元计算结果；图10、图11为平均风速125m/s 时西堠门大桥跨中点竖向响应与扭转响应非线性动力有限元计算结果；图12、图13为平均风速140m/s 时西堠门大桥跨中点竖向响应与扭转响应非线性动力有限元计算结果。从图中可以看出，紊流场作用下，原来125m/s 风速均匀流场中的扭转发散不再出现，即使将风速增加到140m/s ，仍然没有静风失稳现象出现，如图12、图13所示。此外，从计算结果可以看出一个有趣的现象，即风速越高，紊流场中结构的响应均值偏离均匀流场中的响应越大，在低风速下如60m/s 时二者比较接近。
-0.4
-0.20.00.20.4
0.60.81.0
1.21.41.61.8竖向/m
t /s
图8 西堠门大桥60m/s 风速下跨中竖向位移时程 Fig.8 Time history of vertical displacement of XIHOUMEN
Bridge in middle span under 60m/s wind speed
-0.010
-0.005
0.000
0.005
0.010
0.015
扭转 /r a d
t /s
图9 西堠门大桥60m/s 风速下跨中扭转位移时程 Fig.9
Time history of torsional displacement of XIHOUMEN
Bridge in middle span under 60m/s wind speed
-4
-3-2-1012345竖向/m
t /s
图10 西堠门大桥125m/s 风速下跨中竖向位移时程 Fig.10 Time history of vertical displacement of XIHOUMEN
Bridge in middle span under 125m/s wind speed
扭转 /r a d
t /s
图11 西堠门大桥125m/s 风速下跨中扭转位移时程 Fig.11
Time history of torsional displacement of XIHOUMEN Bridge in middle span under 125m/s wind speed
-2
02
468
1012竖向/m
t /s
图12 西堠门大桥140m/s 风速下跨中竖向位移时程 Fig.12 Time history of vertical displacement of XIHOUMEN
Bridge in middle span under 140m/s wind speed
为比较紊流场与均匀流场的差异，可采用振型分解法对作用于结构上的广义力加以分析。第i 阶模态的广义力可表示为：
x M Dp Lh t q l
i i i i d ][)(∫
++=0
α (10)
式中q i 为第i 阶按质量归一化的模态广义力，L 、D 、M 分别为升力、阻力与升力矩，h i 、p i 、a i 分别为第i 阶模态的竖向、侧向与扭转分量。
100 工 程 力 学
-0.02
0.000.020.040.060.080.10
0.120.14扭转 /r a d
t /s
图13 西堠门大桥140m/s 风速下跨中扭转位移时程 Fig.13 Time history of torsional displacement of XIHOUMEN Bridge in middle span under 140m/s wind speed
为定性说明问题这里只考虑升力矩的作用，忽略升力项与阻力项，并将式(3c)代入可得：
x
x t x t x C t x U B t q i M l
i d )()],(),([),()(ααααρ?+Δ+
?=
∫
020
22
1
(11) 将下式
∑
=
j
j j t x t x )()(),(ξαα (12)
代入式(11)可得紊流场中作用于第i 阶模态的广义扭矩：
x
x t x t x C t x U B t q i j
j j M l
i d )(])()(),([),()(αξαααρ?+Δ+
?=
∑∫020
22
1 (13) 对于均匀流场，由于沿桥跨方向风速定常且完全相关，因而没有脉动风引起附加攻角项，作用于第i 阶模态的广义扭矩为： x x t x C B U t q i j
j j M l
i d )()(~
)()(~
αξααρ????
?
???
?+=∑
∫
00
2
22
1
(14)
比较式(13)与式(14)，可知紊流场与均匀流场广义力的差距可能来源于以下三方面的影响：
1) 沿桥轴线方向风速相关性。对于均匀流场，风速大小方向不变，即完全相关，而紊流场中，随着结构跨度的增大，风速的相关性迅速减弱。在式(13)与式(14)中表现为积分号内U (x ,t )与),(t x a Δ两项的影响。
2) 结构响应的影响，即j ξ与)(~
t j ξ的区别，由于风荷载是与结构响应高度耦合，因此结构的响应本身会反馈影响风荷载的大小与方向。均匀流场与紊流场的结构响应区别在于，紊流场中抖振响应激
起桥梁较高模态的振动，而高阶响应引起的结构姿态变化直接影响到荷载的大小及相关性。
3) 三分力系数的非线性，由于三分力系数是结
构扭转角的非线性函数，因此即使均匀流场与紊流场的附加攻角在时间与空间上都表现为均值相同的各态历经平衡随机过程，但风荷载的均值不一定相同。
随着桥梁跨径的减小，抖振响应对静风稳定的
影响也减弱，以下对东海大桥静风稳定的计算说明了这一特征。
东海大桥是上海国际航运中心洋山深水港区的配套工程。主航道桥设在离芦潮港约18.5公里的外海海域中，采用跨径为73+132+420+132+73＝830米的五跨双塔单索面结合箱梁斜拉桥。
图14为东海大桥主航道桥主梁断面三分力系数。图15为东海大桥动力有限元计算模型。
静力三分力系数
攻角/(°)
图14 东海大桥主梁三分力系数
Fig.14 Aerostatic force coefficients of East Coast Sea Bridge
图15 东海大桥有限元计算模型
Fig.15 The finite element model of East Coast Sea Bridge
东海大桥按动力有限元计算的静风失稳临界风速为230 m/s ，图16为东海大桥在风速230m/s 下的跨中点竖向动力响应时程曲线。
与西堠门大桥不同的是，东海大桥抖振响应对静风稳定没有明显的影响，从图中可以看出，尽管紊流场中的动力响应均值曲线略低于均匀流场中的动力响应曲线，但总体的发散趋势是一致的。
工 程 力 学 101
图16 东海大桥230m/s 风速下跨中竖向位移时程 Fig.16 Time history of vertical displacement of east coast
bridge in middle span under 230m/s wind speed
3 结语
从以上西堠门大桥与东海大桥的静风稳定计算结果可知，忽略抖振响应的影响得出的静风失稳临界风速是偏于保守的。对于超大跨度的悬索桥，由于沿桥跨方向脉动风空间相关性的减弱，可能会大幅度地提高静力扭转发散的临界风速，甚至完全防止静风失稳的可能性，因此，对于超大跨度悬索桥，在均匀流下按静风稳定验算满足设计要求后可以不再考虑抖振响应对扭转发散的影响。从本文对西堠门大桥悬索桥(主跨1650m)与东海大桥斜拉桥(主跨420m)的静风稳定计算结果也可以看出，抖振响应对大跨度悬索桥静风稳定性影响显著，而对跨度较小的斜拉桥，其影响并不十分明显。 参考文献：
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(上接第121页)
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-0.2
0.2
0.40.60.8
1
1.2
1.4t /s
竖向位移/m
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。
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：
桥梁荷载试验方案
附件一：参考试验方案 吉祥路中桥荷载试验方案 一、桥梁概述 吉祥路中桥为1×25m正交预应力混凝土简支小箱梁桥。桥宽28m，横断面布置：6.75m （人行道）+14.5m（机动车道）+6.75m（人行道），横断面布置如图1所示，全桥共21片小箱梁。设计荷载：城—A级。 图1 桥梁上部横断面布置图（尺寸单位：cm） 二、荷载试验 （一）试验目的及试验依据 1、试验目的 1）检验该桥整体结构的质量和结构的可靠性； 2）判断桥跨结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态，评价结构的力学特性和工作性能，检验结构的承载能力是否能满足设计标准： 3）通过动荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性，以及各控制部位在使用荷载下的动力性能； 4）进行梁的强度、刚度及承载能力评估。 2、试验依据：
1）《公路旧桥承载能力鉴定方法》（以下简称《方法》）； 2）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）； 3）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 4）吉祥路中桥施工图 （二）试验内容 1、试验部位 1）动载试验：试验项目为跑车、刹车和跳车。 2）静载试验：左辐和右幅主梁跨中最大弯矩加载。 2、主要试验设备 1）变形检测设备 精密水准仪（瑞士徕卡）二套，最小读数0.01mm ，精度0.4mm/km 2）应变检测设备 JMZX-2001综合测试仪（长沙金码高科）一套，精度为1με 3）动载试验设备 INV306动态数据采集处理系统一套（东方振动研究所） （三）结构理论分析原理及试验加载方案 1、 结构理论分析原理 吉祥路中桥，为1×25m 正交预应力混凝土简支空心板桥。桥横断面由21片小箱梁组成，4车道。 动载试验求动力增大系数时，将荷载布设在第2车道，求解第3车道拾振器处的静载理论挠度值f st 。根据实测动挠度幅值1y f ?，计算动力增大系数：1＋μ＝1＋1y f ?/f st 设计荷载：用铰接板梁法计算跨中荷载横向分布系数，利用试验断面的弯矩影响线进行
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？
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
第四章 桥梁振动试验
第四章桥梁振动试验 4.1概述 振动是设计承受动荷载的工程结构必须研究的问题，桥梁不仅要研究由车辆移动荷载引起的振动，还要研究桥梁结构本身的抗震、抗风性能和能力。 随着结构计算、施工技术和建筑材料等方面科技水平的不断进步，桥梁的跨度越来越大，因此对桥梁振动性能的研究分析提出了更高的要求。桥梁振动试验可以求的基本问题可以归类为三种：桥梁振源、桥梁自振特性和结构动力反应。 桥梁振源的测定一般包括对能引起桥梁振动的风、地震和车辆振动等振动荷载的测定。 桥梁自振特性是桥梁结构的固有特性，也是桥梁振动试验中最基本的测试内容。 车辆、风和地震等外荷载作用下桥梁结构动力反应的测定是评价桥梁结构动力性能的基本内容之一。 传统的结构动力学方法，根据力学原理建立结构的数学模型，然后由已知振源（输入力或运动）去求所需要的动态响应。这种方法至少有两方面的问题难以完善：一是阻尼系数只能凭假定设置；其次是计算图式和设计图式与实际结构之间的差异。 振动试验已经发展起来的参数识别与模态分析技术，是改善理论计算不足的有力手段。它的基本做法是，利用已知（或未知）输入力对结构激振，用仪器测得结构的输出响应，然后通过输入、输出的关系（或仅输出）求取结构的数学模型，使更接近于结构的实际情况。 振动试验作为一门独立的工程振动学科，解决了许多理论计算上无法解决的实际问题，我国从1976年唐山地震后滦河大桥的抗震试验开始，各高校、科研单位先后对许多实桥和模型桥做过振动试验，特别是近年来对新建的一些大跨度桥梁进行施工阶段和运营阶段的振动试验，许多实测数据已直接为桥梁结构的振动分析、抗震抗风研究所利用。 4.2桥梁自振特性参数测定 测定桥梁自振特性参数是桥梁振动试验的基本内容，要研究桥梁结构的抗震、抗风或抗其它动荷载的性能和能力必须了解桥梁结构的自振特性。 自振特性参数，也称动力特性参数和振动模态参数，主要包括结构的自振频率(自振周期)、阻尼比和振型等，是由结构形式、材料性能等结构固有的特性决定，与外荷载无关。 4.2.1自振特性参数 1.自振频率和自振周期 自振频率是自振特性参数中最重要的概念，物理上指单位时间内完成振动的次数，通常用f表示，单位为赫兹（Hz）,也可以用圆频率ω(ω =2πf)表示，单位为1/秒（1/s）。 自振周期（T）指物体振动波形重复出现的最小时间，单位为秒（s），它和自振频率互成倒数关系T=1/f。
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。
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
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
公路桥梁荷载试验
公路桥梁检验highway bridge rating gonglu qiaoliang jianyan 公路桥梁检验(卷名：交通) highway bridge rating 对桥梁的运营状况、承载能力和耐久性能进行的技术评定。 公路桥梁检验包括桥梁结构的检查和验算，以及桥梁荷载试验和量测等。结构检查的设备在19世纪以前是相当简陋的，还没有直接量测结构应变的仪器。直至20世纪20～40年代才出现各种类型的应变计。桥梁荷载试验已有100多年历史，例如1850年英国建造的最大跨径为140米的箱形连续梁铁路桥（不列颠桥），原设计是一座有加劲梁的吊桥，在建造过程中，曾进 行荷载试验，并改变了原设计方案。 检验程序首先检查桥梁各部构造的技术状况，然后根据桥梁的现状进行结构检算。初建的新型桥梁和缺乏技术资料的旧桥，必要时需进行荷载试验。通过桥梁结构的变位（线位移和角位移）、应变(或转换为应力)、动力特性参量(频率、振幅、阻尼比和动力系数等)、裂缝和损害等项目的检测，来证实桥梁在强度、刚度、稳定性、耐久性和动力性能等方面能否满足安全运营 的要求。 检验内容包括桥梁结构检查和荷载试验。 结构检查主要内容有：①桥梁上部结构和下部结构总体尺寸和变位的状况的检查；②桥梁承重构件截面尺寸及其细部组合的偏差检查;③桥面的平整度检查;④材料的物理力学性能和可能存在的裂缝、缺陷、渗漏、锈蚀和侵蚀等损害的检查；⑤必要时还进行地基和河床冲刷等状 况的复查。 结构检查的技术和设备大致可分为无破损检查和局部破损检查。无破损检查主要用于结构材料强度、质量和缺陷等检查。无破损检查应用的技术有：回弹仪检查的技术；超声波探测技术（脉冲传递、脉冲衰减和全息摄影等方法）；射线照相或衰减测定技术（电磁放射线有Χ射线、γ射线、红外线和紫外线；核子放射线有中子、质子和正电子束等）；磁力或磁通量探测技术；染色渗入法；探测锈蚀状况的半电池电位测量；激光全息摄影技术；光学孔径仪与光纤维和小型闭路电视录象机组合的观测技术；振动法检验技术等。无破损检查技术往往需要几种方法综合运用才能得到可靠的结果，并且需要有经验的检验人员。因此，用一般的量具和放大镜等辅助工具进行外观的检查诊断仍是最广泛的检查手段，必要时才应用无破损检查技术，辅助判断。为了检查与试验作业的方便，尚有专用的桥梁检查车和轻型拼装式悬吊检查架。 局部破损检查是在构件上采取试样进行物理化学分析和力学性能试验的检查方法。如测定材料的强度、弹性模量、混凝土的水泥含量、氯化物含量、炭化深度和渗水等测定，都需在构件上取样。又如混凝土或防水层电阻率的测量等，往往需要在构件上钻孔插入探测仪器进行测量。 荷载实验桥梁静力荷载试验的加载设备常用大型货车、拖挂车、翻斗车、水车和施工机械等各种普通装载车；也有专用的单轴或多轴加载挂车和测定结构影响线的自行式单点荷载设备；有的场合也用压重物等。桥梁自振特性的试验测定方法大致有三类：第一类是常用的突然加载或卸载的方法激振桥梁，如跳车、释放、撞击和小火箭等冲击荷载；第二类用运转频率可调的起振机或专用的单轴电-液惯性加振挂车进行谐振试验;第三类用脉动信号测试与分析的方法，用磁带机记录桥梁无载时的脉动随机信息，并用信号处理机进行谱分析，可取得多阶振型的特征值。 桥梁受迫振动响应的试验测定常用接近运营条件的车辆，以不同车速通过桥梁进行行车试验，测定桥梁的动力系数与车速的关系；或在桥梁动力响应最大的部位进行起动或刹车试验；也可利用平时交通荷载或风荷载等随机荷载，测定桥梁随机振动的响应。 检测桥梁受载及响应的仪器大体可分为静态测量仪器和动态测量仪器两种，也有相互组合和
115_大跨度桥梁静风稳定性分析及其在ANSYS中的实现
2006年用户年会论文 大跨度桥梁静风稳定性分析及其在ANSYS中的实现 胡晓伦 东南大学交通学院，南京 210096 [ 摘要 ] 随着桥梁跨径的日益超大化，大跨度桥梁存在静风失稳的可能。在综合考虑几何、静风荷载非线性的基础上，本文采用修正的增量与内外两重迭代方法，在ANSYS中编制了非线性静风稳 定性分析程序，实现了桥梁从稳定到失稳的全过程分析。利用该程序，研究了苏通大桥的静风 失稳形态和机理。 [ 关键词]大跨度桥梁；非线性；静风稳定性；ANSYS；二次开发；苏通大桥 Aerostatic Stability Analysis for Long-span Bridges and Implementation in ANSYS Xiaolun HU School of Transportation, Southeast University, Nanjing 210096, China [ Abstract ] Because of long-span bridges' increasing span, the aerostatic instability maybe occurs under the action of static wind loads. The paper proposes the modified increment and inner-outer iteration method, and accomplishes the full range nonlinear aerostatic instability program. Both geometric nonlinearity and wind loads are considered in this method. A program based on ANSYS is developed. Using the program, the configuration and mechanism of the Sutong Yangtze Bridge’s aerostatic instability are discussed. [ Keyword ] long-span bridge, nonlinearity, aerostatic stability, ANSYS, secondary development, Sutong Yangtze bridge. 1前言 随着桥梁跨径的日益增大，桥梁结构对风致响应变得更加敏感，存在静风失稳的可能。 1967年，日本东京大学Hirai教授就在悬索桥的全桥模型风洞试验中观察到了静力扭转发散的现象[1][2]。同济大学风洞实验室在汕头海湾二桥的风洞试验中，发现了斜拉桥由静风引起的弯扭失稳现象[1][2]。后来，Boonyapinyo、Miyata、谢旭、方明山、程进、张志田、邹小江等学者[1][2]对桥梁静风稳定性问题进行不断的探讨和改进，初步探明了失稳机理。 桥梁静风失稳是指主梁、主拱在静力风荷载作用下发生弯曲或扭转失稳的现象。随着静力风荷载的增加，主梁发生弯曲和扭转变形，一方面改变了结构刚度，另一方面改变了
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.wendangku.net/doc/0e3769762.html,, 电子版WORD 请发送这个邮箱.
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。
桥梁的动载试验
桥梁的动载试验 发表时间：2015-11-05T11:45:11.673Z 来源：《基层建设》2015年18期作者：周龙刘文锋[导读] 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司湖北武汉 周龙刘文锋 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司湖北武汉 430400 摘要：桥梁的动载试验是评定桥梁整体结构的动力学特性的关键方式。基于现有某预应力钢筋混凝土简支T梁桥的工作状况，进行了该T梁桥的动力性能测试，研究其动力特性下的桥梁结构的自振特性，用以评价该桥梁的整体动力性能。关键词：简支T梁；动载试验；自振特性； 1、引言 桥梁的动载试验是直接了解桥梁的实际工作中动力性能的直接手段[1]-[3]，通过桥梁动态测试仪获评定桥梁的冲击因素、自振频率等关键指标，从而能够根据获得的关键指标对桥梁的动力性能进行安全性评价。基于存在的桥梁动力测试的方法，本文依托某预应力混凝土简支T梁项目工程进行了其动载试验，用以确定其结构的动力安全性能，同时也为后期其他的桥梁动载试验提供借鉴参考。 2、工程概况 某预应力混凝土简支T梁结构跨度为6*35m，上部结构为先简支后连续，下部结构0号桥台采用埋置式桥台，6号桥台采用重力式桥台；桥墩采用双柱式墩，基础采用桩基础和扩大基础；桥梁宽10.5m，桥面净宽9.3m，桥梁全长210m，桥面设2.0%的双向横坡。其主要的技术指标如下： 荷载等级：公路-Ⅱ级。 通航：无通航。 设计洪水频率：1/100。 地震动参数：地震动峰值加速度等于0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s。该桥的总体布置如下图所示： 图1 桥型总体布置示意图 3、动载试验 研究桥梁的整体结构的动力学特性，以评价桥梁的实际运营状况和桥梁的实际承载能力,测定桥梁的动力学性能，对桥梁动力特性进行评价。测试桥梁的固有特性，评估结构整体动力特性。 3.1动载试验工况设置 对多孔桥梁中跨径相同的桥孔(或墩)可选取其中1-3孔具有代表性的孔(或墩)进行加载试验。选择时综合考虑以下因素： 1) 该孔计算受力最不利； 2) 该孔施工质量较差、缺陷较多或病害较严重； 3) 该孔便于搭设脚手架，便于设置测点或便于实施加载。根据检查结果，选择该桥第4、5跨作为试验跨，选取各试验跨1/2截面作为测试截面，具体的动载工况设置见下表所示。表1 动载试验工况列表 动载试验时在桥面无任何障碍的情况下，用一辆约280kN重载车以10 km/h 、20km/h 、30 km/h，均匀速度通过测试桥跨，测定桥梁结构在各种行车速度下的加速度响应值和桥梁的受迫振动频率值。 3.2动载试验结果 1）固有频率、 具体的动载试验结果见表2所示。