中、下承式钢管混凝土拱桥面内振动模态分析

采用Katayama提出的随机子空间识别法对环境脉动下八座钢管混凝土拱桥实测动力响应进行识别,与采用最大熵谱法获得的计算结果进行的比较验证了采用方法的正确性。建立了实测桥梁的有限元模型,理论模态与试验模态吻合良好,讨论了主拱跨径、截面和桥道系结构等结构参数对钢管混凝土拱桥面内振动模态特性的影响,指出了钢管混凝土拱桥面内一阶基频的统计近似公式的局限性,提出了基于Rayleigh能量法的静力计算方法,可用于预估和校核中、下承式钢管混凝土拱桥面内低阶频率。     

钢管再生混凝土拱桥拱肋地震响应及抗震性能

用再生骨料混凝土作为钢管混凝土结构的填充材料,形成钢管再生混凝土结构,研究钢管再生混凝土拱桥拱肋的抗震性能,以某单跨中承式拱桥为例,建立计算模型,分析结构模型的动力特性,计算了拱肋结构不同截面的弯矩响应峰值和轴力响应峰值,同时研究得出了不同再生骨料替代率的钢管再生混凝土结构5个屈服阶段的抗震评估曲线。通过比较计算,所得出的内力响应峰值和抗震评估曲线的关系,得出了拱肋结构的抗震性能。计算结果表明,钢管再生混凝土应用于拱肋结构有着较好的抗震性能,不同替代率的再生骨料对钢管混凝土拱桥结构拱肋抗震性能影响程度较小。     

中承式钢管混凝土拱桥动力特性分析

中承式钢管混凝土拱桥结构的振动问题较为突出,因此,其结构动力特性引起广泛关注。基于收集到的158座国内已建成的中承式钢管混凝土拱桥的设计资料,统计分析该桥型的主要结构设计参数和构造特征,进行基准桥梁试设计。采用Midas Civil空间有限元分析软件,建立了有推力和无推力中承式钢管混凝土拱桥动力计算的基准有限元分析模型,分析比较其动力特性;并进一步探讨了无推力中承式钢管混凝土拱桥在矢跨比、宽跨比、主拱肋刚度、横撑布置方式、吊杆失效以及支座布置等参数变化时桥梁结构动力特性的改变。结果表明:大跨径中承式钢管混凝土拱桥具有密集高阶模态的特点,且桥面板、拱肋的耦合振动明显;对无推力中承式钢管混凝土拱桥,在常用取值范围内,主要设计参数对结构动力特性的影响较小,合理布置横撑及增大桥面宽度,可明显改善结构的横向稳定性。     

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析

进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明:虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。     

基于模态指标与数据融合的钢管混凝土拱桥损伤识别

为了提高大型结构的损伤诊断率,本文提出了一种基于模态指标和数据融合的结构损伤识别方法.根据结构振动响应,首先利用多种模态损伤指标,对钢管混凝土拱桥的损伤位置进行初步诊断,然后利用文中提出的加权平均法,对多种模态损伤指标进行融合计算,最后根据峰值方法得到拱桥的损伤位置。为了验证所提方法的可行性和有效性,对一双跨下承式钢管混凝土拱桥进行了单损伤和多损伤模拟,同时考虑了噪声等环境因素对识别结果的影响,并与单一损伤指标识别结果进行了比较。结果表明,本文所提出的损伤识别方法能够对钢管混凝土拱桥的损伤进行定位,它明显优于单一损伤指标的识别结果。     

钢管混凝土拱桥混凝土顶升施工工艺

现设计的钢管拱桥大都采用拱芯内灌注混凝土形式,充分利用了大型钢结构制作方便及混凝土结构抗压受力特点,使其各展所长。而钢管拱混凝土灌注则是钢管拱桥施工成败的关键之一。现以南宁市某钢管拱桥大型钢管拱混凝土顶升灌注施工工艺为例,介绍钢管拱桥混凝土顶升施工技术以及钢管混凝土工艺要求,提出了质量保证措施和安全保证措施。     

钢管混凝土拉索组合拱桥索力优化研究

钢管混凝土拉索组合拱桥是一种施工中以桁受力为主,成桥后以拱受力为主的新桥型,采用柔性拉索代替传统桁式组合拱桥中混凝土斜杆,使结构成为可调体系。基于钢管混凝土拉索组合拱桥施工过程中和成桥后的受力特点,采用恒载"零弯矩"法,确定悬臂施工过程中的拉索索力;以拱肋恒载弯矩分布最优为控制目标,以拉索索力为控制变量,借助影响矩阵,确定结构的合理成桥索力。最后,通过对已建成的天子山桥的计算分析表明该方法优化效果明显。     

不同标准中徐变模式对钢管混凝土拱桥静力性能的影响

为探究钢管混凝土结构中核心混凝土徐变对结构静力性能的影响,对比分析了目前认可度较高的4种徐变预测模型,由各模型徐变系数的发展情况表明ACI 209R-92和JTG 3362-2018模型更吻合实际情况,并以某中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,探究了这两种模型对其静力计算结果的影响,结果表明：徐变作用对拱脚及主拱肋与主梁连接处的内力影响较大,在设计过程中应加强对此部分复杂受力状态分析;对主拱肋拱顶截面及拱顶位置吊杆的变形影响较大,在对钢管混凝土拱桥进行预拱度计算时应考虑徐变的影响。     

用模态参数识别结果对实际结构有限元动力模型的修正

本文针对用模态参数识别结果修正结构理论计算模型所面临着的问题,提出了一个改进的修正过程。本修正过程以一组精度较高的模态参数识别结果为基准,对初始有限元模型用很小的结构参数修正量,得到一个可以更准确地求出基准模态参数的有限元计算模型。数值算例表明,这一修正过程在工程应用中是可行的。     

环境激励下基础隔震结构的主要动力特性研究

通过对两栋基础隔震建筑在环境激励下的振动测试,运用随机子空间识别法和有理分式多项式法分别识别了结构的模态频率、振型和模态阻尼比。识别结果表明在环境激励下,基础隔震结构的基本频率远大于设计计算多遇地震工况下的基本频率;等效黏滞阻尼比很小,与未隔震结构的阻尼比相当,可以将基础隔震结构视为经典的比例阻尼系统。进一步以其中一栋为研究对象,以识别的模态参数作为修正基准,采用多目标优化的方法反演了环境激励下隔震层的实际水平等效刚度,结果表明其值为多遇地震下计算刚度取值的10.9倍。最后,基于反演的实际隔震层的水平等效刚度对结构的初始有限元模型进行了修正,并对修正后的模型进行了数值分析,分析结果与实际测试结果的对比表明修正后的模型可以更好地反映基础隔震结构在环境激励下的动力特性。     

基于运行模态法的动力总成刚体模态试验研究

介绍两种基于运行模态法的动力总成刚体模态参数识别方法,即频域分解法与时域随机状态子空间辨识法。发动机怠速工况下,运行模态法可以识别出动力总成悬置系统在垂向跳动与绕侧向俯仰的刚体模态,并且可以识别出动力总成怠速激励下的谐波模态;而动力总成受到白噪声激励,运行模态法可以识别出动力总成悬置系统的全部六自由度刚体模态。从对比可知,运行模态法识别的模态参数与常规试验模态法结果基本一致,表明利用工况激励法进行模态参数识别是行之有效的。     

斜拱面非对称钢箱系杆拱桥的抗震分析

天津大沽桥主跨103米,采用全钢斜拱斜系杆面无顶部水平支撑的结构形式,结构复杂,振型多是空间的,自振频率密集。我国新版桥梁抗震设计规范正在编制,目前我国缺少对这种桥抗震设计的明确规定。参考国内外相关规范,采用两阶段抗震设计,确定了表达两阶段水平和竖向地震作用的反应谱,选择和产生合格的三分量地震地面加速度时程历史;计算了拱圈的几何刚度和斜吊杆的割线刚度对地震反应的影响;用有效振型参与质量分别确定了对顺桥向和横桥向地震作用的振型组合所必须的振型数,和非弹性时程积分的合理步长,表明用前57阶振型进行振型组合,以及0.02秒的积分步长能给出可靠的结果。对大沽桥弹性反应分析,反应谱振型叠加法必须使用CQC组合,还应考虑对三向地震作用的反应的组合。利用作者开发的程序BER2002进行三分量地面运动同时输入下的非弹性时程积分。分别考虑水平主波沿顺桥向和横桥向的反应,取大者。分析表明,大沽桥的设计方案有良好的抗震性能。     

预应力连续箱梁桥的基准动力有限元模型研究z

介绍了作为预应力混凝土连续梁桥的通扬运河特大桥的环境激励振动试验,并利用基     

钢箱提篮拱桥整桥模态试验研究

随着大型柔性桥梁建设的迅速发展 ,其长期安全运行的健康监测的评估得到很大关注。通过试验模态分析对验证设计、建立结构的动力学模型以及桥梁安全运行状态的评估具有重要意义。拱桥桥面主梁与拱结构耦合振动 ,其模态试验比斜拉桥更加困难。本文通过我国首座建成的云南小湾钢箱提篮拱桥模态试验和竣工试验 ,提出了一种节省试验成本的基于环境激励下桥梁模态试验方法 ,取得了拱桥整体振动的较为正确的模态频率、阻尼及较理想振型 ,与有限元计算基本吻合。     

大跨度钢管混凝土拱桥的徐变分析

在合理的假设前提下,采用“龄期调整的有效模量法”得到的混凝土徐变方程式,推导出钢管核心混凝土的换算弹性模量计算公式,该公式能综合考虑混凝土的徐变影响和钢-混凝土之间的相互作用,将其应用到钢管混凝土拱桥的徐变分析中,极大简化了徐变分析过程。并基于通用有限元软件ANSYS,应用此方法对一座308米跨的钢管混凝土拱桥进行了徐变分析,通过比较,证明了该方法不仅可行,而且具有较高计算精度。同时还比较了新旧《桥规》中所建议的不同徐变系数模式对结构徐变效应的影响。     

基于车-桥耦合振动的铁路钢管混凝土系杆拱桥冲击系数研究

为合理评估铁路钢管混凝土(concrete-filled-steel-tubular,CFST)系杆拱桥在移动列车荷载下的冲击系数,以我国高速铁路客运专线某计算跨径为136 m的钢管混凝土系杆拱桥为例,基于车-桥耦合振动的分析方法,建立了考虑桥梁桩-土效应的列车-桥梁动力相互作用模型,基于概率统计学假设检验方法,分析了2种车重、30组轨道不平顺、126种行车速度组合工况下系杆拱桥系梁、吊杆、拱肋的冲击系数。结果表明,系杆拱桥主要受力构件的冲击系数存在差异,其中拱肋的冲击系数最大,系梁的冲击系数次之,吊杆最小。冲击系数的概率分布服从极值I型,在95%的保证率下,算例系杆拱桥的系梁、吊杆和拱肋冲击系数分别约为1.05,1.04和1.08,均大于现有规范的取值。在进行大跨度高速铁路系杆拱桥设计时,应考虑对冲击系数进行必要的放大,以利于桥梁安全。     

钢管混凝土哑铃形截面拱空间受力性能试验研究

进行了钢管混凝土哑铃形拱的面外受力性能试验,与钢管混凝土单圆管拱的面外试验进行了对比,采用经试验验证的有限元模型进行了面外极限承载力的参数分析。研究结果表明:模型拱面内以受压为主,而面外则是以跨中受面外弯矩为主,模型拱最后发生了整体面外失稳破坏,破坏时在跨中与拱脚截面材料进入塑性;模型拱的受力状态中,面外弯矩所占比重最大,约为71%~78%;其面外极限承载力小于面内极限承载力,下降的幅度与面内外荷载比、面外刚度以及截面类型有关;腹腔高度和宽度的增大引起哑铃形截面刚度和极限承载力增大,腹腔高度增大33%或宽度增大50%,模型拱的面外承载力增加约11%~17%或10%~14%;钢管混凝土哑铃形截面拱面外承载力计算方法的构筑中面外抗弯刚度是决定性参数,同时要综合考虑面内抗弯刚度和抗扭刚度的影响;而分支屈曲荷载与极限承载力的比值分析表明,实际工程中钢管混凝土哑铃形截面拱面外屈曲系数大于4是有安全保障的。     

钢管混凝土拱肋徐变研究

根据钢管混凝土拱桥的特点,从变形协调条件出发,通过引入混凝土换算弹性模量,推导了钢管混凝土拱肋应力重分布计算公式。根据相似比的原则制作了钢管混凝土拱桥节段模型,在正常使用极限状态下,将试验结果与基于现行规范的计算结果比较分析证明公式正确可行,同时得出由于徐变导致混凝土承担的荷载逐渐转移为钢管承受的量值,混凝土的应力最大变化量达到52.7%,而钢管应力变化达到27.3%。并对荷载水平、含钢率和矢跨比等参数对结构长期力学性能影响规律进行研究。接着跟踪了钢管混凝土拱肋在承载能力极限状态下的徐变发展规律。