车辆作用下的公路简支梁桥测试频率

应用达朗伯(D'Alembert)原理和欧拉-柏努利梁(Euler-Bernoulli)假设,建立了多个车辆-桥梁系统相互作用的理论模型。利用模态分析方法,使车辆-桥梁系统方程解耦,基于广义坐标的自由振动理论,对用广义坐标矩阵形式表示的解耦后的运动方程用固有振动理论求解,从而得出多个车辆作用下的桥梁有载频率。对于中小跨径的公路桥梁,往往采用单个车辆激振桥梁,激振后停于桥上,因此推导出了单个车辆作用下的桥梁有载频率解析表达式。讨论了车辆的位置、弹簧刚度、簧上质量、簧下质量和桥梁有载频率与桥梁固有频率差值之间的关系。     

玄武岩纤维沥青混合料的冻融损伤演化规律

为研究寒区玄武岩纤维改性沥青路面的抗冻融性能,本文借助可靠度和损伤理论,建立了玄武岩纤维沥青混合料冻融损伤演化的三维模型,并讨论了参数的实际意义。根据冻融循环下的混合料劈裂强度和劲度模量试验结果,建立各自的损伤演化模型,采用增强因子k来评价掺加玄武岩纤维对沥青混合料抗冻融性能的增强效果。结果表明:掺加玄武岩纤维后,沥青混合料的劈裂强度和劲度模量对冻融损伤的抵抗能力均有所提高;玄武岩纤维沥青混合料受到均匀的冻融损伤;劈裂强度受冻融循环的影响更为显著,可用于预估冻融损伤残余寿命。     

基于应变计的梁式桥位移响应测试方法

首先利用梁式桥位移、应变与挠曲曲率的力学关系,建立了由实测应变计算桥梁位移的数学模型。再利用广义最小二乘原理实现模型的求解,最终形成利用应变计算的梁式桥位移响应测试方法。最后通过数值算例验证了所提出方法的可行性和准确性,其精度可以满足工程应用的要求。本方法无需任何位移测量仪器,只利用已有的应变数据便能实时地分析出桥梁位移。     

桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的力学性能

为了给所提出的一种新型桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)的工程应用提供技术支撑,开展了PP-ECC的力学性能研究。首先,考虑粉煤灰掺量对PP-ECC性能的影响,设计了3种配合比方案,测试了3种配合比方案的抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量等基本力学性能。接着,从3种配合比中优选出一种配合比方案,通过四点弯曲试验对其弯曲特性进行了全过程表征,并定量评价了其弯曲韧性。结果表明,本文制备的PP-ECC的60 d抗压强度为50～54 MPa,抗折强度达到了7～8 MPa,抗压回弹模量仅为8～10 GPa。本文制备的PP-ECC在四点弯曲试验中表现出了多缝开裂现象和变形硬化行为,试件的弯曲韧性指标达到了37.10,且残余强度指标值几乎都大于1.0,说明这种新型材料具备一定的强度、良好的裂缝控制能力和变形能力,可作为桥梁关键部位建筑材料。     

多车桥梁动态称重算法

目前商用桥梁动态称重(BWIM)系统的研究主要集中在一维BWIM系统,多数只考虑单车过桥的情况,而实际交通中多车过桥的现象普遍存在.针对这一情况,提出了一种多车动态称重算法.以Moses轴重识别算法为基础,基于横桥向动力响应线和桥梁弯矩影响面,对单车以及多车过桥的横向位置及轴重等车辆信息进行识别,最后通过桥梁动态称重有限元仿真分析,研究单车过桥、两车过桥以及三车过桥等不同工况下本文算法的可靠性.结果表明:单车过桥、两车过桥以及三车过桥的情况下,随着车辆数目的增加,识别精度略有降低,车辆总重的识别最大误差在13％左右,车辆横向位置的识别误差在9％左右,识别精度满足工程实际需求,该算法可识别多车过桥时的车辆横向位置与轴重,具有发展成为商业BWIM系统的潜力.     

简支梁桥动态检测中跳车激励方法理论研究

基于车桥耦合振动特性,应用达朗伯(D' Alembert)原理和欧拉一柏努利梁(Euler-Bernoulli)假设,建立了跳车试验中动力时程响应的理论计算模型.由于跳车试验对桥梁结构施加的是冲击脉冲激励,利用极限原理和动量守恒理论,推导了确定求解理论计算模型所需初始条件的基本方程,利用龙格一库塔方法对理论计算模型进行求解.并基于动力时程响应,给出了极限跳车高度的判定方法.最后以某钢筋混凝土梁桥为例,确定了桥梁动态检测极限跳车高度,并计算了桥梁的动力响应.结果表明:所述方法是正确和有效的.     

沥青混合料黏弹性参数的改进识别

伯格斯(Burgers)模型已被广泛用于分析沥青混合料黏弹性蠕变性能,但模型参数识别时,分段时刻的确定还存在主观性较强等缺点。针对沥青混合料伯格斯模型参数的识别问题,从伯格斯模型参数识别的原理出发,提出了一种最优时域分段识别方法。基于最小识别残差平方和原则,确定了伯格斯模型参数分段识别的最优分段时刻。通过理论推导与试验验证该方法具有普遍的适用性和稳定性,同时识别精度更高,可以准确识别沥青混合料的黏弹性模型参数,进而可以更精确地评价沥青混合料的蠕变变形性能。     

简支叠合梁抗弯性能非线性分析

为了准确分析复和材料叠合梁的受弯全过程,考虑到组成叠合梁的各种材料非线性本构关系,基于经典层合理论和有限元基本思想,建立了一种新型层合梁单元,得到了该种类型单元的刚度方程.采用分步加载法进行了钢-混凝土组合试验梁及碳纤维加固混凝土梁在竖向荷载作用下的受弯全过程分析,经过试验验证,复合梁挠度的计算值与试验值有较好的一致性.     

基于有限元方法的裂缝箱梁桥自振特性分析

为了准确分析裂缝箱形截面梁的自振特性,基于局部柔度形成的基本原理推导了箱型截面梁在深裂缝和浅裂缝情况下的附加柔度矩阵,得到了裂缝梁单元的刚度矩阵,进而形成了基于有限元方法的裂缝箱梁桥自振特性分析方法.对裂缝悬臂钢梁进行动力特性实验,将实验结果与自振频率计算结果进行对比分析以验证本文方法的准确性与可靠性.对连续钢筋混凝土箱梁进行数值分析,剖析了裂缝位置、深度和数量对箱梁桥的自振频率的影响以及裂缝对振型的影响.     

基于落球法的复合材料板冲击特性试验

为研究落球冲击法对复合材料的多次冲击变化规律,采用落球冲击装置对玄武岩纤维板以及玻璃纤维板两种复合材料层合板进行了低速冲击试验研究。利用压力传感器记录了落球冲击过程中冲击载荷时程曲线,并且以此计算了位移时程曲线以及能量时程曲线。试验结果表明:落球冲击所引起的复合材料板损伤与落锤冲击损伤形态不一致,更多产生基体开裂、板体断裂等损伤形式,多次冲击对复合材料板会产生累积损伤,多次冲击以后板体的载荷峰值减小,回弹速度变小,吸收能增大。在同等冲击次数下,玄武岩纤维板的抗冲击能力会高于玻璃纤维板。试验结果说明利用落球冲击法对复合材料板的抗冲击特性进行评定是合理的。