基于频率法的PC桥梁锚下有效预应力检测技术影响因素

针对采用频率法检测预应力混凝土(PC)桥梁锚下有效预应力时锚具振动频率易受外界测试因素影响的问题,以实际工程中预制PC梁片为试验对象,进行了激振锤锤头材料、激振锤敲击点位、加速度传感器加固方式与安装位置的影响程度研究,进而总结归纳形成了锚具振动频率测试的合理、规范操作流程。结果表明：采用频率法检测PC桥梁锚下有效预应力时,建议采用易于操作且测试信号稳定的尼龙锤头,将加速度传感器安装在锚板正下方且采用不锈钢卡箍进行加固,使激振锤的敲击位置与加速度传感器的安装位置保持正对方向。研究成果可提高频率法检测PC桥梁锚下有效预应力检测精度,为后续该方法的推广应用打下基础。     

电动汽车悬架系统振动特性研究

悬架系统的振动特性是衡量车辆性能的重要指标,影响着车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。本研究建立了前悬架系统二自由度振动模型,将车身垂直加速度、悬架动挠度和车轮相对动载作为振动分析响应量,在不同路面等级、不同速度和不同非簧载质量的条件下,用虚拟激励法进行研究分析。研究表明:随着路面等级的降低,车辆行驶速度越快,非簧载质量增加,则电动汽车的振动越强;在所研究的3个响应量中非簧载质量的增加对振动的影响较小;在0～5 Hz内各响应量的功率谱密度均有显著变化,在2～3 Hz内达到峰值。     

高频振动时效的机理与实验研究

针对目前振动时效的研究仅局限于低频激振的现状,研究了高频激振条件下材料内部残余应力的变化规律.采用微观动力学理论,将构件内部材料颗粒间的关系视为多自由度有阻尼振动系统,分析了构件在发生高频共振时残余应力消除的过程;通过低阶模态振型和高阶模态振型的对比分析,研究了高频振动时效在应力均化方面的作用.通过实验验证高频振动时效的可行性,并对比了不同频率激振条件下残余应力的消除和均化结果.结果表明,高频振动时效在消除残余应力及振后构件整体应力均化方面具有较好的效果.     

风洞在桥梁抗风研究中的应用

桥梁应具有抵抗风作用的能力,风对桥梁的作用不单纯是平均风的静力作用,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、涡激振动等空气动力问题。通过风洞模型试验表明确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段,风洞试验主要包括桥梁节段模型静力试验、节段模型动力试验、全桥气动弹性模型试验等几个方面。     

风洞在桥梁抗风研究中的应用

桥梁应具有抵抗风作用的能力,风对桥梁的作用不单纯是平均风的静力作用,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、涡激振动等空气动力问题.通过风洞模型试验来确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段.风洞试验主要包括桥梁节段模型静力试验、节段模型动力试验、全桥气动弹性模型试验等几个方面.     

振动教学实验台系统研制

针对目前市场上现有的振动实验教学系统的情况,研制开发了一套振动教学实验系统。该系统基础结构刚性高,不会与振动梁发生耦合振动,有较宽的频率范围,可实现非接触激振距离微调及振动的主动控制。其组成原理反映了一般工程测试系统的要求,具有力学模型设计合理,集激振、拾振、信号处理为一体的特点,可广泛应用在机械振动学、理论力学、机械测试学等课程的教学实验以及机电产品创新设计等综合性实验中。     

振动教学实验台系统研制

针对目前市场上现有的振动实验教学系统的情况,研制开发了一套振动教学实验系统.该系统基础结构刚性高,不会与振动梁发生耦合振动,有较宽的频率范围,可实现非接触激振距离微调及振动的主动控制.其组成原理反映了一般工程测试系统的要求,具有力学模型设计合理,集激振、拾振、信号处理为一体的特点,可广泛应用在机械振动学、理论力学、机械测试学等课程的教学实验以及机电产品创新设计等综合性实验中.     

附加质量对桁架桥频率影响研究

将大跨度钢桁架桥梁简化为等截面质量梁进行结构动力分析,车辆荷载假设为附加质量,通过具有附加集中质量梁的自由振动微分方程,推导了附加质量与梁固有频率变化量的关系:结构各阶次的固有频率与位置固定的附加质量成线性比例关系,其斜率数值与阶次及附加质量位置相关。通过某大跨度钢桁架桥模型采用数值及试验说明了理论关系式的正确性,并且相对桥梁质量很小的附加质量对结构频率影响明显。     

大跨度桥梁主梁风雨致涡激振动试验研究

针对风雨联合作用下的大跨桥梁风雨致涡激振动问题,以某一分离式双箱主梁桥梁及其闭口主梁型式桥梁为研究对象,通过在大气边界层风洞中搭建风雨联合作用试验系统,完成风雨联合作用下大跨桥梁节段模型涡激振动试验.试验结果显示:不同雨强下,开口节段模型涡激振动的起振风速及锁定风速基本一致,但最大振动幅值有一定差别.不同雨强下,闭口节段模型随机振动的振动时程有一定差别,且随着风速增大,振动幅值增大.开口节段模型风雨联合作用下的位移幅值大于单一风作用下的位移幅值,最大增量可达1/4.得出结论:降雨增大了桥梁主梁涡激振动幅值;闭口节段模型相对开口节段模型在抵抗涡激振动方面性能更优良.     

连续参数型动力吸振器吸振效果分析

为了提升参数型动力吸振器的吸振效果,文中提出一种用于控制杆纵向模态振动的连续参数型悬臂梁动力吸振器。分析了杆纵振和吸振器弯曲振动的模态参数;建立广义坐标下杆-动力吸振器耦合振动系统的数学模型,得出传到基础的力与激振力传递率的解析表达式,得到连续参数型动力吸振器进行模态振动控制需满足的条件,给出吸振器的设计实例;分析了吸振器的吸振效果,探讨了安装位置对吸振效果的影响。结果表明:连续参数型悬臂梁动力吸振器可同时控制杆的多阶模态振动,并给出有效吸振的频率范围,将吸振安装到杆的前端,可增大有效吸振带宽。     

车桥耦合系统桥头跳车动力效应分析

借鉴了桥面平整度的概率模型,提出了桥头跳车激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对30m简支梁桥在桥头跳车的影响下进行了动力效应计算,分析了桥头跳车激励对车桥耦合系统的影响,分别讨论了桥梁结构的动力效应随行车速度、桥头高差的变化而呈现的变化规律。     

车桥耦合在稳定型悬索桥上的性能

稳定型悬索桥是在普通悬索桥桥的基础上增加了反张索结构,以增加桥整体的稳定性。运用有限元软件分别在稳定型悬索桥和普通悬索桥中,进行移动力、移动荷载质量作用下和1/4弹簧质量车辆模型作用下3种车桥耦合的有限元分析,得出相应的位移响应图和加速度响应图。得出稳定型悬索桥在刚度和稳定性方面更加优于普通悬索桥,为稳定性悬索桥的分析研究提供一定的参考价值。     

车辆荷载作用下简支板的振动分析

应用模态综合法,建立车-桥耦合动力平衡方程,研究在车辆荷载作用下简支板的振动。采用4节点板单元建立简支板模型,用单自由度质弹系统模拟车辆。利用数值方法分别以不同的动力响应（竖向位移、纵向应力和横向应力）计算车辆荷载动力放大系数。重点分析了车速、车道位置、宽跨比及系统频比对简支板振动性能的影响。当桥梁与车辆的频率比接近1时,车-桥系统将发生共振,但不会导致振幅的无限增大。特定条件下,车辆对结构的局部冲击效应大于总体冲击效应。     

斜交梁桥频率间接识别效果的影响参数

采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥频方法存在的操作复杂和成本高等缺点。根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程中的某一斜交梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速驶过桥梁时的车辆加速度时程响应,并利用峰值拾取法进行频谱分析,剔除已知的车辆相关频率识别出桥梁的前三阶自振频率,分析了6种不同车速、6种不同车重、8种不同桥梁斜交角度对桥梁频率识别效果的影响特点。结果表明,间接测量法能够有效地识别桥梁比较密集的频率,车速低于20 km/h时,能够较好地识别出斜交梁桥的前3阶频率,车速较高时无法识别桥梁的频率信息;相对较小的车桥质量比对桥梁频率识别有利;斜交梁桥不同的斜交角度基本不影响桥梁频率识别的精度;桥面粗糙时采用差值法仍能较好地识别。数值模拟表明,间接测量法对于不规则斜交梁桥频率仍有较好的识别效果。     

基于IMM-UKF的协同式车辆运动状态跟踪算法

为了提高车辆运动状态的跟踪精度,在路侧传感网信息融合的基础上,提出了一种改进的车辆运动状态估计方法.采用匀速直线运动模型和匀速转向运动模型建立了多模型的汽车行驶状态方程,利用马尔科夫链进行模型切换.同时引入无迹卡尔曼滤波算法,根据前一时刻的运动状态和当前观测值,对车辆行驶的运动状态参数进行估计.结果表明,改进的多模型数据融合算法与单模型相比,轨迹和速度跟踪误差分别降低了86.8%和78.6%,有效地提高了车辆运动状态跟踪的精度.     

伸缩缝车辆冲击引起的钢箱梁桥振动特性

为了推测伸缩缝位置跳车引起的连续钢箱梁桥结构振动特性,实测了车辆按不同速度行驶通过桥梁时的结构振动响应,并用小波变换对振动信号进行了时频分析,根据时频信号分析车辆通过伸缩缝及桥跨结构时的结构振动特性.采用车桥耦合振动算法对伸缩缝跳车响应进行了数值模拟和对比分析.结果表明,车辆通过伸缩缝时引起的冲击加速度响应大于通过桥跨时的结构振动;行车速度对冲击振动响应的影响大于对桥跨结构振动响应的影响;冲击引起的振动具有距离衰减的特点;冲击引起较强的钢桥面板局部振动响应,用杆系结构计算模型不能反映车辆通过伸缩缝时的结构振动特性.     

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。     

车桥耦合系统桥面破损动力效应分析

借鉴了路面平整度的概率模型,提出了桥面破损激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对16 m简支梁桥在桥面破损的影响下进行了动力效应计算,分析了桥面破损激励对车桥耦合系统的影响,讨论了公路桥梁结构的动力效应随车辆行驶速度、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。     

基于FLUENT的移动车辆下的车桥气动特性研究

为了研究车桥系统中车辆和桥梁之间的气动影响以及车桥系统的气动特性,基于流体软件FLUENT分别建立了车辆、桥梁、车桥系统的三维分析模型,计算了侧风下移动车辆和桥梁的气动力参数.结果表明：车桥之间有明显的相互气动影响,车辆的存在使得桥梁气动力参数增大,车桥之间的气动干扰显著影响了车辆气动力参数;与静止车辆相比,移动车辆的气动力参数普遍偏大;车速与风速对车辆的气动力参数影响显著,对桥梁影响较小.     

移动车辆荷载作用下梁桥的冲击系数研究

采用无限自由度弹簧质量模型对梁桥在移动车辆荷载作用下的冲击系数问题进行了研究.分析了不同车速、不同跨径情况下移动车辆荷载对简支梁桥动力特性的影响,揭示了梁桥在移动车辆荷载作用下冲击系数的变化规律.