部分斜拉桥力学性能分析

平顶山市湛河一桥主桥为双跨独塔单索面矮塔部分斜拉桥,为了分析该桥梁的力学性能,采用大型有限元通用软件ANSYS进行建模,主梁和塔采用空间梁单元(beam188)进行离散,拉索采用只承受拉力的空间杆单元(link10)模拟,建立了该桥梁的有限元计算模型,分别计算了桥梁的内力、自振频率和振型.计算结果表明,对于该矮塔部分斜拉桥,拉索对主梁的轴力和弯矩影响较大,主梁的刚度对桥梁整桥自振频率影响较大,该桥梁低阶振动主要表现为桥梁的整体竖向振动和横向振动.计算结果可为该桥的施工控制及使用阶段的健康检测和维护提供参考.     

丰沙线某桥隧过渡段动力响应试验研究

通过现场试验对桥隧过渡段的动力响应进行了研究,试验主要测试了不同车辆长度,不同车速对桥隧过渡段动力响应的影响,以了解不同车速和车辆长度的列车通过桥梁与隧道连接处时,桥梁与隧道过渡段的动力特性是否一致.通过对现场测试的数据进行分析整理得出,列车的总长度较长,车辆的速度较慢,通过桥隧过渡段的时间就会增长,进而使桥梁与隧道过渡段振动的持续时间也会增长;桥梁处的振动持续振动时间比隧道处的振动时间略长.桥梁与隧道连接处的振动频率基本一致,振动频率主要分布在50~100Hz范围内,且列车车厢数多,车速慢,在主要频率范围内的振动幅值要大.     

辅助墩对大跨度铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响

为研究辅助墩对铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响,以主跨828 m 的某单线铁路悬索桥方案为工程背景,建立了有限元模型,采用反应谱法和时程分析法对比研究了辅助墩对铁路悬索桥地震响应的影响。通过车-桥耦合振动分析,比较了不同位置辅助墩对桥梁和列车动态响应的影响。结果表明：设置辅助墩后,加劲梁的竖向地震反应明显减小,而桥塔的地震响应增大;车辆通过桥梁时,设置辅助墩后梁端竖向转角、车辆竖向加速度和轮重减载率均减小;当辅助墩位置向梁端移动时,梁端竖向转角、车辆竖向加速度及轮重减载率均逐渐减小,车辆响应对辅助墩纵向位置的变化不敏感。     

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。     

曲线桥梁车桥耦合振动数值分析方法

为研究曲线桥梁车桥耦合振动响应规律,基于模态综合法原理,建立15自由度五轴重卡车型,以50+100+50 m三跨曲线连续梁桥（R=600 m）为计算示例,建立仿真模型,获取桥梁模态信息,基于轮-桥位移几何和力学耦联关系,提出曲线桥梁车桥耦合数值分析方法,探讨了车速、路面不平度、曲率半径和车辆载重等因素对曲线桥梁动力响应的影响。结果表明：路面不平度和车辆载重是影响曲线桥梁动力响应的主要敏感因素;车速对于曲线桥梁的影响较为复杂,难以发现其规律性;曲率半径变化对桥梁扭转角的影响较大,对桥梁竖向位移影响相对较小,相关研究成果可为此类桥梁的动力安全评估提供理论参考。     

兰青线某简支∏梁动载试验检测研究

通过对兰青线某简支∏梁桥动荷载试验,研究了桥梁结构的强度及刚度特性,测试了桥梁结构的自振频率和阻尼、跨中截面的最大竖向位移、正应力和支座截面的剪应力以及梁体在列车荷载作用下的横向、竖向振动特性等,以判定该桥的承载能力是否达到规范要求,验证桥梁的安全度和可靠性。     

大跨度楼盖结构自振频率与人致振动舒适度关系研究

对大跨度楼盖结构的竖向基频与其人致振动响应之间的关系进行了研究。首先基于单人共振模型,给出了楼板人致振动响应的近似计算方法。然后考虑人群荷载在板上均匀分布,得到了各种边界条件下楼板的竖向自振频率与人致振动响应之间的关系。并以长沙南站高架候车层49m大跨度楼盖结构为例,通过调整支撑桁架的高跨比,得到了不同自振频率下楼盖结构的人致振动响应,并给出了满足舒适度要求的楼板竖向自振基频的限值。结果表明:当楼盖结构的竖向自振频率大于3.3Hz时,其人致振动舒适度一般能满足要求;在楼板的人致振动分析中,可根据刚度等效的原则通过增加混凝土板厚来考虑楼板装饰面层等非结构构件对结构动力特性的影响。     

广东金马大桥牵索挂篮的设计与施工

广东金马大桥位于广肇高速公路高要市金利镇与三水市金本镇之间 ,主桥为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥与双T构组成的协作体系桥梁 ,主跨径 2× 2 83m ,居同类型桥梁亚洲第一及世界前列 .介绍斜拉桥牵索挂篮的设计与施工使用情况     

自锚式斜拉-悬索协作体系竖向弯曲振动计算公式

为方便计算自锚式斜拉-悬索协作体系的竖向自振频率,以三跨连续协作体系为研究对象,在计入主塔刚度的影响下,应用Rayleigh法,推导了该体系的竖向弯曲振动频率公式,提出了主塔刚度影响系数的表达式,最后对此公式的可行性进行了算例验证.研究结果表明:该体系的竖向弯曲振动频率比同等结构布置的自锚式悬索桥的竖向弯曲频率略有增大;主塔刚度对该体系的一阶对称竖弯频率影响较大,进行此频率计算时应计入主塔刚度的影响,而对一阶反对称竖弯无影响;给出的能量法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式可用于自锚式斜拉-悬索协作体系在初步概念设计中选择合理的结构计算参数.     

地锚式斜拉-悬索协作体系桥竖弯振动基频计算公式

为方便计算地锚式斜拉-悬索协作体系桥的竖向自振频率,以三跨连续支承协作体系为研究对象,在计入主塔刚度的影响下,应用能量法推导了该体系的竖向弯曲振动频率公式,并提出了主塔抗弯刚度影响系数的计算式;最后对本文所推导的公式的有效性进行了验证。研究表明:该协作体系的竖向弯曲振动基频略高于同等跨径布置的地锚式悬索桥的竖弯弯曲频率,其原因在于斜拉索对该体系刚度的贡献;本文所推导的竖弯基频计算值与数值计算误差能满足概念设计阶段的要求;该公式可用于该体系的初步概念设计中选择合理的结构计算参数。     

列车-曲线桥梁系统耦合振动分析

为进一步研究列车-曲线桥梁系统耦合振动特性,基于车辆-桥梁/轨道系统动力相互作用分析理论,采用模态叠加法建立列车-曲线桥梁系统的空间耦合振动方程.沿轨道中心线建立移动坐标系,借助坐标转换,确定列车通过曲线桥梁时的几何位置关系; 考虑列车曲线运动特点,基于赫兹弹性接触理论和卡尔克(Kalker)蠕滑理论,解决列车曲线运动时的轮轨接触耦合关系,并对广义力向量进行修正; 采用龙格库塔积分法求解列车-曲线桥梁的动力响应.依据以上理论,研究了曲率半径、曲线超高以及车速对列车-曲线桥梁耦合振动响应的影响规律.分析结果表明:桥梁和列车的振动响应随车速的增大而增大,随着曲线半径的增大而减小.桥梁的振动响应不随曲线超高的增大而变化,列车的振动响应在平衡超高和过超高时较小.     

矮塔斜拉桥竖弯频率的能量法估算实用公式

为方便计算矮塔斜拉桥的竖向自振频率,基于双塔塔梁固结、墩支承的矮塔斜拉桥,应用Rayleigh法,推导了一阶对称和反对称竖弯振动频率公式,提出了名义单位质量的抗弯刚度的概念,对此公式的可行性进行了算例验证,并讨论了该公式的应用对象。研究结果表明：支承条件对该体系的竖弯频率影响较大,进行频率计算时应准确考虑支承条件;给出的能量法得到的竖弯基频计算值与有限元值误差能满足概念设计阶段的要求;该公式适用于双塔塔梁固结、墩支承的矮塔斜拉桥,抗风设计规范中的竖弯基频公式不适用于此类桥梁。     

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥结构振动特性

应用考虑拉索局部振动影响的计算理论，对主跨为1.4 km的碳纤维索斜拉桥设计模型进行了结构振动特性分析。从振型、自振频率和振型能量分布等方面比较了碳纤维索和钢索对大跨度斜拉桥结构动力特性的影响以及发生索桥耦合振动的可能性。计算结果表明，轻量碳纤维索自振频率高，全桥的拉索第1阶频率分布在0.43～2.15 Hz，普遍高于桥梁主要振型的频率，发生索桥共振的可能性较小；自重大的钢索第1阶频率分布在0.16～0.79 Hz，覆盖了桥梁低阶振型的频率，在主要振型中出现了明显的索桥耦合振动现象。根据主要振型的能量比例分布，在竖弯振型中碳纤维索的振型能量比例略小于钢索，这有利于改善斜拉桥结构的振动问题。研究结果证明了碳纤维索在大跨度斜拉桥中具有很好的应用性能。     

戴河大桥简支系杆拱桥预应力对自振特性影响研究

利用有限元分析软件ANSYS对天津至秦皇岛客运专线戴河大桥的钢管混凝土简支系杆拱桥进行建模,对该桥梁模型进行模态分析,提取了桥梁在无预应力、0.5倍预应力、全预应力三种情况下前十阶的自振频率,分析了预应力对结构阵型和频率的影响,得出结论：预应力的施加对桥梁的振型影响不大,但是会使桥梁的竖向自振频率略微降低,扭转自振频率略有提高,拱肋的振动也有不同程度的提高.     

弹性车轮对大跨斜拉桥车桥耦合振动的抑制特性

为了从动力学角度探明地铁车辆-桥梁（特别是大跨斜拉桥）系统对弹性车轮的适应性,本文开展了大跨斜拉桥上弹性车轮对地铁车桥系统振动的影响及抑制特性研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑弹性车轮的地铁车辆-大跨斜拉桥系统耦合动力学模型;借助该模型,研究了长-短波不平顺联合激扰下弹性车轮对地铁车辆和大跨斜拉桥的振动特性的影响,并从时-频域角度探明了弹性车轮对地铁车辆-大跨斜拉桥系统的减振效果。研究结果表明：当地铁车辆通过大跨斜拉桥时,弹性车轮能有效降低轮轨作用力以及车轮和轴箱的振动;与传统刚性车轮相比,弹性车轮轮箍振动最剧烈,传统刚性车轮振动其次,而弹性车轮轮芯振动最小;基于本文所采用的弹性车轮动力学参数,弹性车轮的振动卓越频率集中在10～50 Hz,且在25Hz左右存在峰值;桥梁垂向和横向振动主频均在1 Hz左右,且弹性车轮能有效降低大跨斜拉桥的中、低频振动。     

桁段有限元法分析钢桁梁桥振动

将列车-钢桁梁桥作为整体振动系统,钢桁梁桥采用桁段有限元法离散,列车采用具有23个自由度的二系弹簧车辆空间振动模型,得到系统振动的矩阵方程.以桥上实测蛇形波作为激振源,分别计算了旅客列车以80、100和120 km/h,货物列车以60和80 km/h车速通过某连续梁桥时车桥系统的振动响应,与传统有限元法相比,桁段有限元法能更好地处理钢桁梁桥中的桥门架单元.对某3×64 m连续梁桥的车桥振动进行分析表明,其Sperling指标、脱轨系数和减载率均在安全行车范围内,行车安全有保障,舒适度和车辆平稳性指标均达合格以上.     

钢桥交通振动计算方法与动力特性研究

针对正交异型钢面板的钢桥交通振动响应问题,提出一种新的计算方法.该方法对桥梁建立反映细部构造的板壳模型,以区别于以往的梁格模型;对车辆采用一种通用、简洁的有限元模型,可灵活地反映车辆体系;通过Newmark法求解桥梁与车辆的耦合振动方程.实例分析中对一座26 m简支钢桥的交通振动进行了数值模拟,结果表明：1）按板壳模型计算得到的挠度冲击系数与梁格模型的结果接近,应力冲击系数则略大;2）板壳模型反映的桥梁高阶振型对高频的速度响应计算结果有一定影响;3）三维车辆模型得到的桥梁振动冲击系数小于二维车辆模型;4）简支钢桥交通振动中挠度动力响应的卓越频率较低,主要与低阶振型相关,速度响应的卓越频率则延伸至较高的频段.     

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥自振特性研究

针对世界上第一座钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥,研究其自振特性,并进行了实桥的自振特性测量.研究结果表明:前3阶自振均不是主梁在竖向的振动,说明该桥的竖向刚度强于横向刚度;1阶竖向振动出现在结构的第4阶自振,频率为3.391 Hz;结构的1阶扭转出现在第6阶自振,频率为4.449 Hz;V腿结构的纵向和横向截面刚度会对钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥整体的自振特性有明显影响.     

无背索波形钢腹板部分斜拉桥动力特性分析

以新密市溱水路大桥为研究对象,采用Midas/Civil有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,计算了桥梁结构的自振频率和振型,结合已建成的多座无背索部分斜拉桥振动特性分析结果,对桥梁动力特性和刚度特点进行了讨论.计算结果可为该类型桥梁的设计、施工及使用阶段的健康检测和维护提供借鉴.     

大跨度斜拉桥的随机地震响应分析

基于经典结构动力学公式推导出位移时程反应方程,采用有限元软件Ansys建立某斜拉桥空间有限元模型,分析其在地震作用下的位移响应。结果表明:在多维随机地震激励下,竖向激励使桥梁纵向位移明显减小,但对竖向位移没有影响,斜拉桥设计时需要考虑多维地震激励下的响应。