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。     

人行悬索桥人致振动分析与实测研究

人行悬索桥结构自振频率低、整体刚度和阻尼小，人致振动问题需要特别关注。以某景区人行悬索桥为研究对象，采用现场实测与有限元模拟相结合的方式，研究人行悬索桥人致振动响应的规律。考虑不同人群激励方式对人致振动的关键影响因素进行参数分析，包括人群附加质量、激励频率、激励分布和阻尼比，得到了各参数对人致振动的影响。结果表明：人行悬索桥加速度响应与激励人数呈正相关，在相同测试人数下，行走激励的加速度响应随行走频率的增加而增大；人群附加质量对人行悬索桥振动的影响不可忽略，宜根据桥梁的设计承载人数构造振动激励及确定桥面人群附加质量；人行悬索桥频率较低，直接按照步频构造人行激励更为恰当；为获得更不利的人致振动响应，当激励频率与结构某对称竖向振型频率接近时，人群行走激励取为全桥同向分布，当激励频率与结构某反对称竖向振型频率接近时，人群行走激励则按悬索桥的最低阶反对称竖向振型分布。对于一般的人行悬索桥，人致振动分析时阻尼比建议取为0.20%～0.40%。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

对悬索桥对称竖弯基频近似公式的修正

分析了边缆和桥塔刚度对悬索桥对称振动基频的影响 ,然后基于能量原理 ,在分别考虑了边缆和桥塔刚度的影响以及悬索桥自由振动实际振型的情况下 ,用Rayleigh Ritz法对悬索桥一阶竖向挠曲自由振动频率近似计算公式作了进一步的改进 ,用以对五座悬索桥算例的计算 ,计算结果和精确的有限元解非常接近 ,其精度可以满足方案选择和初步设计阶段的要求     

重型车辆与桥梁耦合振动及桥梁冲击系数的数值模拟研究

为了更合理地评估桥梁在重型车辆作用下的耦合动力响应,在有限元软件LS-DYNA的平台上,根据车桥振动实验数据,建立了具有11个自由度的3轴重型车辆和桥梁上部结构的车桥耦合系统有限元模型。对桥梁模型进行了模态分析,并对车桥耦合振动的三个工况进行了数值模拟,所得结果与实测数据一致,验证了有限元模型的合理性、可靠性。进一步利用该有限元模型进行车桥耦合体系参数分析,选择了车辆运行速度,桥梁桥台搭板的沉降以及桥梁跨度进行桥梁冲击系数的参数敏感性研究。参数分析结果表明:冲击系数整体上随车辆速度的增大而增大,同时有局部极大值的存在;冲击系数随桥台搭板沉降量的增大而增大;冲击系数呈现随桥梁跨度的增大而增大的趋势。     

车桥耦合振动对混凝土早期性能影响研究

本文分析了车桥耦合振动参数的变化规律,提出了合理的模拟试验方法和评价指标,研究了车桥耦合振动参数变化对混凝土性能的影响。研究表明,振幅、频率、振动模式及振动作用时间段等参数能合理地反映实际不同情况的车桥耦合振动,混凝土抗折强度保持率和早期离析程度是评价车桥耦合振动对混凝土性能影响的有效方法;随着振动频率及振幅的提高,混凝土受振后密实度降低,力学性能逐渐下降,早期离析程度和不均匀性逐渐增大;每分钟内振动时间越长,车桥耦合振动对混凝土性能损伤越显著;不同振动作用时间段对混凝土损伤情况不同,在早期(0~6h)和后期(>15h),车桥耦合振动对混凝土影响较小,在中期(6h~15h),车桥耦合振动对混凝土影响显著。     

新旧桥扩宽施工中减振措施的研究

以简支桥梁为例,建立新旧桥及车辆模型,以空间路面谱模拟的路面不平度作为振动激励源,针对各种不同等级路面和新旧桥之间不同横向连接形式下的车桥耦合振动响应进行分析。结果表明:路面等级越低振动越明显,钢筋混凝土横隔板连接形式对桥梁振动影响最小。     

车桥耦合振动系统模型的研究

在Euler-Bernoulli梁理论基础上,采用正弦函数模拟桥面不平度,建立了车桥系统耦合振动模型,运用Galerkin方法对系统离散化,建立了符合实际的非自治时变系数的微分方程组,改进了现有车桥耦合振动模型,对于探索车桥耦合振动机理和桥梁设计具有一定的实用意义。     

大跨度钢管混凝土拱桥的动力冲击系数分析

在桥梁设计中,考虑车桥耦合振动的影响,精确确定结构受到的冲击效应是非常必要的。以茅草街钢管混凝土拱桥和常见的三轴货车为例,分别利用有限元法和动力平衡原理建立了结构分析模型和车辆的多刚体动力学模型。考虑桥面不平顺的影响,利用车桥系统的协调条件,用Newmark-β法求解振动微分方程,计算桥梁结构动力响应,分析桥梁冲击系数。结果表明:考虑车桥耦合振动的影响,冲击系数通常大于按规范计算的结果;冲击系数随路面不平度的增加而快速增大;车速对冲击系数的影响具有一定的随机性,通常存在某一车速使冲击效应最明显;吊杆截面面积的增加使冲击系数大致呈减小趋势,但具有不确定性。     

润扬大桥悬索桥动力特性分析与实测变异性研究

对我国首座采用刚性中央扣代替短吊索设计的润扬大桥悬索桥进行了动力特性分析与实测变异性研究。首先,通过建立三维空间有限元模型,计算了30种不同伸缩缝刚度下的动力特性参数,研究了悬索桥动力特性的边界敏感性;其次,对基于环境激励的桥面模态试验分析结果以及结构健康监测系统获取的不同时期动力特性参数进行了分析,重点研究了通车前后动力特性参数的变异性,指出了部分振型自振频率发生较大变化的原因。研究结果表明:悬索桥动力特性具有较强的边界敏感性,伸缩缝刚度的变化能够引起部分动力特性参数发生较大的变化。设置中央扣后悬索桥一阶反对称振型自振频率边界敏感性增大。在对悬索桥的动力特性进行精确分析时,主梁两端边界条件不容忽视。研究成果对同类大跨度悬索桥的设计和安全评估具有重要的参考价值。     

PC梁桥斜交混凝土面板在车辆轮压荷载作用下的受力特性

针对预应力混凝土（PC）梁桥结构斜交桥面出现的经常性裂缝,对一座斜交角为46°的桥梁的桥面应变进行现场实测,通过校验和修正有限元模型研究了典型斜交钢筋混凝土面板在车辆轮压荷载作用下的受力特性。结果表明:行驶车辆引起的桥面应变很小,车辆荷载的单独作用不可能引起混凝土开裂,但是车辆轮压荷载的反复作用可以产生裂缝或使已经存在的裂缝变宽、变长甚至肉眼可见;轮压荷载作用的局部效应对总应变响应的影响很大,特别是对长跨桥梁或车辆在桥梁的跨中位置,桥面作为组合截面的一个组分,其导致的整体效应主要依赖于所研究的位置;车辆荷载引起的总应变效应随着桥面斜交角的增加而略有增加。     

空间组合桁梁桥受力特点及剪力滞分析

桁架组合梁桥包括复合桁梁桥和组合桁梁桥。组合桁梁桥是指将一般钢桁梁的上、下弦和混凝土桥面板结合在一起共同受力的结构。通过对奉干公路浦南运河空间组合桁梁桥的有限元计算,分析了空间组合桁梁桥的传力特点,通过桥面板应力分布得到有效宽度,揭示了腹杆轴力与桥面板剪力滞现象之间的关系,为组合桁梁桥的设计提供参考。     

运营阶段悬索桥钢筋混凝土加劲桁梁有限元分析方法研究

采用传统分析方法对悬索桥钢筋混凝土加劲桁架结构进行分析,结果表明在运营荷载作用下构件计算内力普遍存在偏大问题。本文考虑结构几何非线性和材料非线性的影响,提出了该类结构杆件刚度考虑混凝土材料非线性影响的模拟方法,对某悬索桥进行了有限元分析及承载能力检算分析,并将计算分析结果与荷载试验结果进行对比分析,结果表明,运营阶段结构内力计算时,几何非线性效应不明显,考虑混凝土构件开裂对杆件刚度的折减影响,使构件受力状况与实际状况更加吻合。     

超窄桁式加劲梁悬索桥有限元分析

以某超窄桥面桁式加劲梁悬索桥为例,重点针对带有钢管混凝土桥塔的超窄桥面桁式加劲梁悬索桥进行结构有限元分析,并给出具有一定价值的结论,分析成果为今后超窄桁式加劲梁悬索桥结构设计提供了指导。     

42 m铁路上承式钢桁梁横振超标整治方案研究

结合济南铁路局42m上承式钢桁梁加固的工程实例，采用大型有限元分析软件ANSYS和自编软件BDAP，建立空间计算模型进行车桥耦合振动分析，并对各个加固方案进行比较分析和优化，提出在不增加或改变主桁的配置情况下，加强联结系是有效可行方案。     

移动车辆荷载作用下钢管混凝土拱桥振动的舒适性分析

以某主跨110 m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和车辆荷载作用下主跨桥面系振动的特性,并依据人行桥的舒适度指标评价了振动的舒适性.     

镇胜公路北盘江大桥钢桁加劲梁悬索桥钢桥面系方案分析

贵州镇胜公路北盘江大桥为典型山区的特大桥梁,桥址建桥条件复杂,主桥采用主跨636m的钢桁梁悬索桥。介绍工程概况及桥面系现状,并重点论述桥面系的选型、连续长度的比选、构造及与主桁的连接措施。针对桥址山区特殊的风环境,通过研究,采用636m通车无缝的连续钢桥面系,既增加主梁的整体刚度,减少横风作用下主桁杆件内力,又节省造价,且行车平顺,运营良好。     

PC箱梁与钢桁架组合加劲梁斜拉桥的刚度与稳定分析

探讨预应力混凝土箱梁与钢桁架组合式加劲梁高速铁路斜拉桥的刚度与稳定 ,与无钢桁架PC钢箱梁相比 ,跨径 488m大跨度铁路斜拉桥的活载挠度与跨径之比从 1/4 2 6降低到 1/777,最小整体弹性稳定系数为 11 9。PC钢箱梁与钢桁架组合式加劲梁有效地提高了斜拉桥的刚度和稳定性 ,是大跨度铁路和公铁两用斜拉桥的合理结构形式。     

Fatigue evaluation of steel-concrete composite deck in steel truss bridge——A case study

An innovative composite deck system has recently been proposed for improved structural performance. To study the fatigue behavior of a steel-concrete composite bridge deck, we took a newly-constructed rail-cum-road steel truss bridge as a case study. The transverse stress history of the bridge deck near the main truss under the action of a standard fatigue vehicle was calculated using finite element analysis. Due to the fact that fatigue provision remains unavailable in the governing code of highway concrete bridges in China, a preliminary fatigue evaluation was conducted according to the fib Model Code. The results indicate that flexural failure of the bridge deck in the transverse negative bending moment region is the controlling fatigue failure mode. The fatigue life associated with the fatigue fracture of steel reinforcement is 56 years. However, while the top surface of the bridge deck concrete near the truss cracks after just six years, the bridge deck performs with fatigue cracks during most of its design service life. Although fatigue capacity is acceptable under design situations, overloading or understrength may increase its risk of failure. The method presented in this work can be applied to similar bridges for preliminary fatigue assessment.     

铰接车辆模型识别粗糙桥梁频率和振型的数值分析

根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立桥梁模型,采用2辆单轴1/4车辆模型模拟测量车辆,1辆双轴半车模型模拟牵引车辆提供额外桥梁激励,三车前后铰接建立车辆模型。基于分离法原理与车辆动力学理论,利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系,采用APDL编程实现铰接车辆过桥的耦合动力时程响应分析。提取前后测试车辆匀速通过不同等级粗糙桥面时车辆振动加速度时程响应,对通过桥梁同一位置处的前后测试车辆加速度数值进行相减处理并应用快速傅里叶变换识别桥梁频率。采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。结果表明:在A、B、C级桥面不平整度条件下,采用铰接车辆模型识别出的桥梁前3阶频率相对误差均在1%以内; 对加速度时程响应数据加窗处理后识别出的桥梁前3阶振型MAC值均在0.95以上,满足工程精度需求; 研究结果可以为移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。