基于弹性约束支承梁转角影响线的梁结构损伤诊断

针对现有桥梁结构损伤诊断研究中,对实际主梁结构的边界支承条件不理想与截面参数不确定性考虑不充分的问题,提出考虑弹性转动与竖向约束的梁结构模型,引入截面不确定系数与局部损伤来模拟既有桥梁主梁. 推导得到主梁模型转角影响线解析式,提出基于弹性约束支承梁与转角影响线指标的损伤诊断方法与加载实施方案. 结合算例,研究测点位置、损伤程度、测试噪声对损伤诊断结果的影响,提出边界等效子结构模型试验验证所提方法. 研究表明,转角影响线差值曲率能精确定位、定量弹性约束支承梁的局部损伤,在损伤程度定量试验各工况中,最大相对误差为25%. 算例表明,在5%测试噪声时,仍可以定位梁结构局部损伤,且在梁端转动约束较弱时,损伤诊断敏感性较高.     

多跨连续梁桥临时固结及挠度影响研究

分析了多跨连续梁桥的临时固结竖向和水平弹性支承刚度、转动弹性支承刚度,以南水北调丹江口施工大桥工程为例,对临时固结的连续梁桥在∏构合拢过程中各种工况的挠度,进行模拟计算,并与实测值进行比较分析,提出了不同临时固结工况对连续梁挠度影响规律。     

钢束的超欠张拉对PC连续梁桥变形的影响分析

预应力钢束作为预应力混凝土结构的核心材料,它的张拉程度不仅会影响结构的内力,还对结构的变形产生一定影响,从而直接影响混凝土连续梁桥成桥的挠度。结合一座三跨连续梁桥的数值模拟,通过调整预应力钢束的张拉控制应力的方式,对三种分析方案下该类桥型钢束的张拉程度对主梁挠度、挠跨比的影响进行分析和探讨。     

任意线弹性支承的双跨压杆稳定性计算

用初参数法,建立了任意线弹性支承的双跨压杆处于微弯曲平衡状态时,统一的变形方程、静力平衡方程和物理方程.由齐次线性方程组有非零解的条件,导出了临界压力的特征方程.借助软件,对中部铰支的9种完全理想支承的双跨压杆,和一个非完全理想支承的双跨压杆进行了稳定性计算,得到了长度因数与中部支承位置之间的关系,确定了中部支承的最佳位置和最小长度因数,以及最差位置和最大长度因数;同时发现定向-铰支-定向和定向-铰支-自由支承的双跨压杆的长度因数与中部铰支的具体位置无关,其大小依次为1和2.     

轨道交通跨江连续梁桥施工监控技术研究

以某轨道交通跨江连续梁桥为工程研究背景,对该桥挂篮悬臂施工各施工阶段的结构变形和应力等开展施工监控工作。施工监控结果表明:主梁边跨、中跨合拢,顶、底板的实测应力无明显的突变,其变化趋势与理论值基本一致,实际偏差基本满足允许控制偏差要求;主梁边跨、中跨合拢,结构线形变化与理论值基本一致,实际偏差均在±10mm的规定偏差范围内。     

桥台对斜交连续梁桥抗震性能的影响研究

以一座三跨连续斜交箱梁桥为背景,应用SAP2000建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,研究了纵向地震输入下,桥台及台后填土对不同斜度连续梁桥上部主梁及墩柱内力和位移的影响。结果表明:对于斜交连续梁桥,桥台能够减小主梁惯性力,约束主梁及墩柱的纵向位移,但会增大其横向位移,且斜交角度越大,纵向约束效果越弱,横向位移越明显;桥台作用一方面会加剧斜交连续梁桥上部主梁的旋转效应,另一方面会使得两个桥墩出现不均衡受力,斜交角度越大,旋转效应越明显,不均衡受力也越明显。建议在进行抗震设计时,应考虑桥台的作用,对不同斜度的斜交连续梁桥进行个性化设计,以提高斜交连续梁桥的抗震性能。     

基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动有限元模型,提取匀速通过桥梁时车辆竖向加速度时程响应,利用中心差分法计算接触点加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,并与有限元理论振型进行比较。结果表明：车体质量的改变对于振型识别没有明显影响;车速较低时对于振型的识别不利,但选择合适的驱车速度仍能够保证振型的识别精度。基于桥梁有限元模型,将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵计算主梁在试验荷载下的预测挠度,并与理论挠度进行比较。结果表明,在合适的车速下,预测挠度与理论挠度误差基本满足工程精度要求。     

桥面局部凹陷时的连续梁车桥耦合振动分析

为研究连续梁桥桥面局部出现凹陷时,车辆与桥梁相互作用对桥梁安全性和车辆舒适性带来的影响,利用ANSYS软件及其APDL语言,编制出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动分析模块,通过与车辆匀速行驶、考虑路面不平整等工况的车桥耦合振动参考文献对比验证该模块的正确性,并利用该模块的批处理功能,研究当凹陷位置、车辆行驶速度同时变化时,车辆通过3跨连续梁桥时的车桥耦合振动特性,给出桥梁控制截面的挠度冲击系数、弯矩冲击系数等参数的3维变化曲面图,分析了桥面局部凹陷对车辆过桥时的耦合振动影响。研究表明,凹陷的存在特别是存在于跨中时,会明显加剧车桥耦合振动,尤其加剧车辆在低速行驶时的冲击系数,应当引起有关部门注意。     

曲线连续梁桥在车辆制动作用下的动力响应

以某一匝道公路曲线连续箱梁桥为例,分析了该类桥梁的空间车桥耦合振动问题。用ANSYS软件模拟梁桥,选用典型的三轴空间车辆模型,采用模态综合法编制公路曲线车桥耦合振动响应MATLAB程序,获得了车辆制动作用下曲线连续梁桥的动力响应及冲击系数,研究了初速度、制动位置、制动力上升时间、桥面平整度等参数对冲击系数的影响。结果表明：车辆制动时,主梁最大挠度、挠度和内力冲击系数没有随初速度的增大而单调递增或递减,但均明显大于车辆以相同初速度匀速行驶时的结果,且可能超过规范值。在桥前半跨内制动时,挠度和跨中剪力冲击系数大于在后半跨度内制动情况,同时,当车辆制动位置大于半跨且越靠近支点时,车辆制动时挠度和内力冲击系数越接近匀速时的结果。随着曲率半径的增大,桥梁的挠度、弯矩和扭矩冲击系数逐渐减小,而剪力冲击系数逐渐增大;弯桥的挠度、弯矩和扭矩冲击系数大于直线桥结果,紧急制动易于加剧桥梁的振动。     

悬臂施工临时固结简化模式及桥墩刚度对主梁变形的影响分析

为更好地控制连续梁桥的成桥线形,采用Midas/Civil进行有限元建模,对于悬臂施工中临时固结的简化模式及桥墩刚度参数的影响进行分析,探索了三跨PC连续梁桥施工过程中临时支座拆除前后的主梁线形变化,经数值结果与实测数据对比,推荐出合理的临时固结模拟方法;在此基础上探讨了桥墩刚度在体系转换环节对主梁线形的影响,进一步验证了该计算方法的合理性和科学性.得出的结论对同类型桥梁的施工监控过程分析具有一定的指导意义.     

钢箱梁在浮桥承压舟中的应用

梁式钢桥是公路和铁路桥梁的主要形式,它是在竖直荷载作用下,主梁截面只有弯矩和剪力,无轴向力.主梁的形式有钢板梁、钢箱梁和钢桁梁.钢板梁是指由钢板或型钢等通过焊接、螺栓或铆钉等连接而成的Ⅰ字形截面的实腹式梁;钢箱梁是指由钢板或型钢等通过焊接、螺栓或铆钉等连接而成的箱形截面的实腹式梁.由于简支钢板梁桥的结构形式简单,造价经济,是中小跨径桥梁最常用的形式.箱梁是封闭体,其抗弯能力、跨越能力和抗扭能力都优于板梁,当桥梁的跨径较大时,箱形梁桥比板形梁桥较为经济、合理.搭建浮桥用的双体承压舟是一种结构形式特殊的钢梁桥,两侧的舟体是桥脚,中间的连接桥是简支的钢梁.通过计算与分析,探讨箱梁在浮桥承压舟中的应用.     

悬索桥桁架加劲梁动力等效成等截面欧拉梁方法

针对悬索桥桁架加劲梁在数值计算、模型设计中简化问题,基于单独桁架加劲梁动力特性分析结果,以竖弯、侧弯、扭转基频相等为原则,推导并给出了不同边界条件（悬臂和两端固结）对应等截面欧拉梁等效质量惯性矩,等效抗弯刚度和等效抗扭刚度简化计算公式,然后将该计算式应用于某主跨576 m板桁结合梁悬索桥加劲梁等效分析. 结果表明:基于动力特性等效方法非常简单有效;所有基于欧拉梁的等效方法均存在无法考虑桁架梁抗剪性能的缺点,越长的桁架加劲梁越接近纯弯欧拉梁,悬臂边界的桁架梁比两端固结的桁架梁更接近欧拉梁,在等效悬索桥桁架加劲梁时应选用尽量长的精细化桁架梁段和悬臂式的约束边界条件.     

结构连接对三塔悬索桥性能的影响线分析

为研究不同结构连接形式对三塔悬索桥静力性能的影响,进行了三塔悬索桥静力影响线分析.以泰州长江公路大桥为原型,考虑了不同的塔梁连接和缆梁连接形式,采用线性化有限位移法对反映结构性能的三塔悬索桥关键参数影响线进行了计算,分析了不同缆梁连接和塔梁连接对三塔悬索桥结构影响线的变化情况.结果表明:无中央扣时,塔梁连接形式对主梁跨中挠度、桥塔塔顶水平位移、中间塔主缆力差等的影响线无显著影响;设置中央扣时,影响线跨内部分的幅值、邻跨部分的形状具有显著变化,应引起重视.综合不同缆梁连接、塔梁连接下的影响线变化情况,采用柔性中央扣+弹性索的结构连接形式,对三塔悬索桥主梁竖向变形、中间塔受力状态及中间塔鞍座抗滑移均有利.     

Damage identification method of girder bridges based on finite element model updating and modal strain energy

A timely and accurate damage identification for bridge structures is essential to prevent sudden failures/collapses and other catastrophic accidents.Based on response surface model(RSM)updating and element modal strain energy(EMSE)damage index,this paper proposes a novel damage identification method for girder bridge structures.The effectiveness of the proposed damage identification method is investigated using experiments on four simply supported steel beams.With Xiabaishi Bridge,a prestressed continuous rigid frame bridge with large span,as the engineering background,the proposed damage identification method is validated by using numerical simulation to generate different bearing damage scenarios.Finally,the efficiency of the method is justified by considering its application to identifying cracking damage for a real continuous beam bridge called Xinyihe Bridge.It is concluded that the EMSE damage index is sensitive to the cracking damage and the bearing damage.The locations and levels of multiple cracking damages and bearing damages can be also identified.The results illuminate a great potential of the proposed method in identifying damages of real bridge structures.     

摩阻损失在预应力连续梁桥中的分析与研究

在预应力混凝土桥梁中,由于较大的预应力损失而直接影响了结构的受力和变形,使结构过早的失效或破坏,预应力筋与孔道壁之间的摩阻是影响其预应力损失的主要因素之一.以郑州市某三跨连续箱梁桥的摩阻试验为背景,以弯曲通长束为主要研究对象,运用最小二乘法原理和二元线性回归方法计算了孔道摩擦系数μ和管道偏差系数k,同时结合桥梁结构有限元分析程序Midas对实际桥梁在不同摩阻系数下进行挠度和应力计算分析,结果表明:对于弯曲通长束而言摩阻损失对跨中截面处的影响更为显著,同时对该桥预应力施工提出了优化措施,这可以为同类型桥梁预应力张拉施工与计算控制提供参考.     

重载铁路连续刚构桥徐变精细化数值分析

为了研究重载铁路连续刚构桥的空间徐变效应,通过ANSYS UPFs(user programmable features)功能进行本构关系二次开发,实现了桥梁徐变计算。依托山西省最大的重载铁路连续刚构桥为背景工程开展研究,采用空间壳模型模拟箱梁,空间梁单元模拟桥墩,考虑了连续刚构桥的施工过程,开展了重载铁路连续刚构桥的空间精细化数值分析。对比分析了空间数值模型和梁模型的长期下挠特性,同时对比了不同规范对计算结果的影响。研究结果表明:考虑空间徐变效应后梁体的长期变形发生了较大变化,壳单元模型的竖向下挠量比梁单元模型增加了25%左右。B3模型的计算下挠度比JTG D62-2004规范和TB规范大,需要采用B3模型进行桥梁长期变形验算。     

大型T构桥桥墩抗震动力计算

某高墩大跨T构桥 ,上部结构为预应力混凝土箱形梁 ,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩 .根据T构桥的结构特点 ,利用空间梁单元进行有限元离散 ,计算了该桥的动特性 ,采用时程分析进行了抗震动力计算得出一些可作为设计依据的有益结论 .     

单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验

为了解桥跨结构的实际承载能力,研究其在使用荷载下的静、动力性能,针对—（112＋48）m单斜塔双索面混合主梁斜拉桥进行结构受力分析,并进行成桥的静载与动载试验。采用专用程序建立全桥的有限元模型,分析设计荷载下的桥跨结构的荷载效应及其分布。根据桥跨结构的受力特性,针对主跨钢箱梁及边跨混凝土梁以及塔的最不利弯矩截面进行静载试验,测试对应梁体、塔的应力以及梁体、塔顶的位移,并进行斜拉索的索力测试。静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下主跨钢箱梁,边跨混凝土梁及塔的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构具有良好的结构强度与刚度。同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验,动力试验表明桥跨结构动力特性良好。