车辆模型对车桥耦合振动影响分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动的问题,为把握桥梁结构动力响应特性,须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。本文基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制了车桥耦合振动专用程序。采用该程序对一座简支梁桥的动力响应进行了分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行了比较,结果表明不同车辆模型对桥梁的动力响应存在差异,且对不同动力响应的影响程度也不同。     

TMD在桥梁振动控制上的应用及其理论分析

用TMD(调谐质量阻尼器)来控制桥梁在汽车移动荷载作用下的振动,建立了考虑车辆质量的二级隔振摸型,即将车辆简化成由车轮和车体组成的两自由度系统,推导出桥梁在该荷载模型作用下的动力反应,导出系统的运动方程。在此基础,得出考虑TMD对桥梁的动力作用下的整个系统运动方程,该方程对桥梁的振动控制有着较高的参考价值。     

随机车辆参数行车激励对桥梁实测频率的影响研究

在以桥梁结构振动频率作为损伤识别的参考时,针对现场随机车辆参数行车激励对桥梁实测频率的干扰问题,通过建立实验室缩尺模型桥,并采用模型小车模拟现场随机车辆参数行车激励的方法,对随机车辆参数干扰实测频率的问题进行了研究。研究结果表明,随机车辆参数会干扰桥梁实测频率。通过对实测频率进行概率统计获得桥梁结构振动的统计频率的方法可以有效解决在进行损伤识别时随机车辆参数行车激励对桥梁结构实测频率的干扰问题,为真实车辆行驶条件下的桥梁动力损伤识别提供稳定可用的关键指标。     

跨座式单轨曲线梁桥的车桥耦合振动分析

文章基于车桥耦合振动分析理论,对跨座式单轨车辆在曲线桥梁上运行时的车桥耦合振动状态进行了研究。车桥耦合动力系统包含车辆、桥梁子系统两部分,车辆与桥梁之间以轮轨关系相连。采用模态叠加法建立桥梁系统的振动方程,运用Lagrange方程推导单轨车辆系统的运动方程,通过单轨车辆充气轮胎的特性建立轮轨接触关系式。采用移动坐标系通过坐标变换,解决车辆曲线通过桥梁时的几何关系,同时考虑车辆运动过程中离心力。通过全过程迭代法求解车桥耦合系统振动方程。基于这些理论分析,对某跨径为24 m、曲线半径为300 m的跨座式单轨桥梁进行列车—曲线桥梁振动分析,得到单轨车辆通过曲线桥时的车桥振动特性和规律。     

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动研究

为了考虑侧风引起的车轮相对于桥面的侧向相对滑动,在车轮与桥面之间引入了一个特殊阻尼器,这个阻尼器的阻尼系数依赖于车辆与桥梁的竖向耦合运动。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制了相应的分析程序。该程序既可以预测不同路面粗糙度,车速以及干、湿、雪、冰路面状况下行驶于桥梁上车辆的行车安全性,也可以评价低风速下车辆驾驶舒适度以及侧风和车辆移动荷载对桥梁振动的影响。     

桥梁振动辐射低频噪声评估方法研究

为了研究桥梁交通振动辐射低频噪声的机理和建立相应的数值模拟方法,用车桥耦合振动和空气波传播原理提出桥梁振动辐射低频噪声的计算方法.以一座简支钢桥为例,用格子梁结构计算模型分析车辆通过时的结构振动和由此引起的声压,通过与现场实测结果的对比,验证理论方法分析桥梁振动辐射低频噪声机理的可能性.在此基础上进一步对路面平整性、车辆计算模型等参数的影响进行对比分析,探索路面以及车辆模型对计算结果的影响.结果表明,平整路面可以降低桥梁辐射低频噪声的强度;采用不同的车辆模型对计算得到的声压有一定的影响;为了提高精度需要对高频范围内的桥梁振动计算方法、非平稳信号分析以及声波在边界上吸收、反射等方面进行进一步改进.     

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System).建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法.研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶 舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响.研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性.     

大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

运用车辆-线路-桥梁耦合振动理论,建立相对完善的车辆-线路-桥梁耦合动力学模型。以某座主跨为1120m的悬索桥方案为工程背景,对该方案在ICE3列车以速度160～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行分析,并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行对比研究。     

板桁组合桥车桥动力分析模型简化方法

以上海闵浦二桥为工程背景,基于梁格法理论,探索了建立大跨度板桁组合体系桥梁车辆—桥梁系统耦合振动分析模型的快速合理的等效简化方法,阐述了此类桥梁的动力特性以及各部分构件对桥梁动力特性的贡献。分析结果表明等效前后的模型在动力特性方面具有良好的一致性,等效后的模型可用于车桥耦合振动分析,为建立该类桥梁车桥耦合振动分析的简化模型提供了一种简捷的方法。     

移动车辆对桥梁动力作用模拟简化方法的研究

对移动车辆作用下桥梁的动力反应进行研究,分别采用移动荷载和移动质量两种形式模拟车辆,通过分析桥梁在动力荷载作用下的振动方程及其挠度极值变化情况,指出自重及惯性力在桥梁挠度变形中起到的重要作用,比较了两种方法的可靠性及其适用条件。     

某双曲拱桥的动静力测试及承载能力评估

本文以某双曲拱桥的承载力评估为例,在总结几种有限元模型离散方法的基础上,结合双曲拱桥的结构形式,提出采用梁板结合的模拟方法,用大型通用有限元软件ANSYS进行了双曲拱桥的模型建立.同时,阐述了双曲拱桥的动载及静载试验的试验方法与过程,包括用等代荷载的方法确定荷载车辆、各种工况的分级加载、动载及静载试验测点的布置.依据有限元分析结果与动静力荷载结果的对比分析,对工程实例桥的承载能力进行了评估分析,得出了该桥当前的结构性能和状况.结果表明,正确的计算模型是评定双曲拱桥承载能力的关键,有限元法中的板梁法结合双曲拱桥的结构形式,是双曲拱桥结构空间分析的一种有效方法,以有限元理论分析和动静力荷载试验相结合的方法能较为全面地评定双曲拱桥的承载能力,可为同类桥梁计算分析及承载能力评定提供参考.     

曲线弯梁桥振动分析方法

利用广义坐标法和能量原理推导了曲线梁桥的振动控制微分方程,解释了曲线梁桥振动理论与直线梁的异同点,并推导了质量矩阵。在推导过程中考虑了截面扭转中心与截面形心的不一致,随后给出了曲线梁动力分析的有限元方法,并完成了电算程序的编制。最后通过实例分析验证了本文所提理论和计算方法的正确性。     

Design criteria for impact factors based on dynamic on-site data in railway bridges

To evaluate the dynamic behaviours of bridges, many researchers have analysed interactions between vehicles and bridges with numerical methods instead of field loading tests. However, conventional numerical methods take too much time and cost to evaluate the impact factor of bridges in design and maintenance practice. The objective of this study was to propose improved design criteria by using impact factors based on natural frequency rather than span length of railway bridges using dynamic field load-carrying capacity test database. The improved design criteria use a different methodology than that outlined in the International Union of Railway specifications Code. Statistical regressions are applied to more easily estimate the natural frequency of a bridge with a span length of 20?m or longer with steel plate girder or truss superstructures. Calculated impact factors were compared to impact factors obtained from field measurements. Results indicated that the improved method could provide a very reliable estimation for actual impact factors. Since the suggested impact factor criteria are conservative, the proposed method can be used in design and management stages to consider dynamic effects of railway bridges in a more intuitive manner.     

Vereinfachte Methoden zur Berechnung der dynamischen Antwort von Eisenbahnbrücken bei Zugüberfahrt

Simplified methods to calculate the dynamic response of railway‐bridges under crossing trains. In this paper, two different methods to calculate the dynamic response of single‐span bridges under moving forces are presented. The work is focused on beam bridges with constant cross‐section in underdamped condition. In the first method, referred to as “Impulse‐method”, the effective impulse resulting from the load is approximated by simple analytical functions. The bridge is modelled as a single degree of freedom system by means of modal analysis. For this simplified system describing bridge and load, closed analytical formulae to calculate the dynamic response can be set up. The “Impulse‐method” is exemplified by the HSLM‐A1 load train given in Eurocode 1 (EC1). In the second method the response spectrum analysis widely used in earthquake engineering is adopted for the present problem. The calculation of response spectra for beam bridges under the HSLM‐A load models is demonstrated. An example shows how this method is deployed.     

悬索桥静动力特性分析的有限板壳单元法

本文提出一种基于正交异性板壳单元悬索桥静动力分析方法，以实际工程为例。分别按梁单元模型与正交异性板壳单元模型对其进行了静力与动力分析，并对计算结果进行了详细的比较分析。计算表明，正交异性板单元模型克服了梁单元模型中存在的问题，对大跨度悬索桥整体动力性能与局部的静力性能都能做出更加精确的模拟计算。     

连续刚构桥墩动力性能分析研究

以高速公路上1座连续刚构桥为例,分别采用等截面、变截面箱墩研究其动力性能。通过有限元程序对其进行动力特性和反应谱分析后结果表明：箱型薄壁墩自身刚度大;桥梁以桥面系振动为主;变截面高桥墩能增加连续刚构桥的稳定性;在高烈度地区采用变截面高桥墩可减弱地震响应。     

大跨度斜拉桥有限元计算模型的建立及其动力特性分析

本文结合工程实例润扬长江公路大桥北汊斜拉桥,探讨了斜拉桥有限元计算力学模型的建立方法,主要是各组成部分的简化、各单元计算参数的取值以及边界与连接条件的模拟。同时,利用有限元程序研究了其动力特性,主要包括自由振动频率、相应的振型特性。研究结果不仅为大跨度斜拉桥的分析提供了必要的理论基础,而且对大跨度斜拉桥的设计具有较好的参考价值。     

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥动力特性分析

结合某山区高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析,研究了钢—混凝土组合格构柱高墩连续刚构桥的动力特性分析方法,探讨了该类桥梁的动力特性结构行为及规律;在一定参数的基础上,研究了墩高、边界约束条件、曲线形式、曲线半径和横向连接系等参数的影响。计算结果为该类桥梁的抗风、抗震设计研究提供了分析基础。     

现有铁路钢桥的评估

对现有铁路钢桥进行一系列的动力试验、加速度测量、评估、有限元模拟和安全指数计算。采用专门列车进行动力试验,并获取动力参数。这些参数还可用于建立桥梁的有限元模型。如果模型能够反映实际工况,就能用于计算每种工况下桥梁结构的安全指数。这些安全指数可用于计算杆件的破坏可能性,因此可采用本模型评估桥梁的可靠性。通过了解现有桥梁结构的实际工况,本研究可为新的货运列车重级荷载研究提供可靠依据。     

Assessment of existing steel railway bridges

A series of dynamic tests, acceleration measurements, evaluation, finite element model simulations and safety index calculations were performed on existing steel railway bridges giving service on railway network. Dynamic tests were fulfilled by using a special test train on these bridges to obtain the dynamic parameters and these parameters were then used to refine the finite element models of the bridges. Once the models have been updated to represent the actual condition, safety indices were calculated for structural components of the bridges for each proposed loading condition. These safety indices were used to calculate failure probabilities of structural members. As the final step, system reliability of the bridges was evaluated based on proposed system models of the bridges. It is believed that this study will provide a reliable background for proposed heavier axle loads resulting from new freight trains by realizing the current condition of bridge structures.