三跨斜交连续小箱梁桥动力特性分析

以三跨连续斜交小箱梁桥为例,应用有限元软件Midas Civil分别建立了斜交角度为0～60°(步长为5°)的上部结构模型,分析了不同斜交角度对桥梁结构固有频率和振型的影响,对现有《公路桥涵设计通用规范》中用于连续梁桥冲击系数计算的基频计算公式给予修正.分析表明:三跨连续斜交小箱梁桥前三阶竖弯频率均随斜交角度的增大而增...     

高墩大跨弯连续刚构桥空间稳定性的解析解

根据高墩弯连续刚构桥从裸墩、悬臂浇筑施工到成桥各阶段的受力特点,将成桥后主梁对主墩的约束作用简化为等效约束刚度的弹簧,利用Hamilton原理,推导高墩自体、悬浇施工以及成桥阶段的动力稳定方程,进一步退化为静力稳定问题,得到了静力稳定系数表达式,并分析了诸因素对高墩弯连续刚构桥稳定性的影响.从而寻求高墩大跨弯连续刚构桥梁空间稳定性的实用简便算法.通过实例分析,验证其计算结果的可靠性.     

三跨独柱连续曲线梁桥抗倾覆稳定性分析

为研究三跨独柱连续曲线梁桥的抗倾覆能力,基于结构倾覆的力学原理并根据桥梁倾覆轴选取原则,推导了微弯桥与弯桥的倾覆轴选取临界方程,比较了弯桥中两类倾覆轴下的抗倾覆稳定性,对三跨独柱连续曲线梁桥的抗倾覆稳定系数进行了验算,并与规范公式计算值进行对比。计算结果表明:在选取弯桥倾覆轴时,根据两中墩支座连线作为倾覆轴进行抗倾覆验算的结果更安全;三跨独柱连续曲线梁桥的抗倾覆稳定系数随曲率半径增大呈现先减小后增大的趋势;对于微弯桥,理论计算值比规范计算值更大;对于弯桥,两者基本一致。     

曲线连续梁桥在车辆制动作用下的动力响应

以某一匝道公路曲线连续箱梁桥为例,分析了该类桥梁的空间车桥耦合振动问题。用ANSYS软件模拟梁桥,选用典型的三轴空间车辆模型,采用模态综合法编制公路曲线车桥耦合振动响应MATLAB程序,获得了车辆制动作用下曲线连续梁桥的动力响应及冲击系数,研究了初速度、制动位置、制动力上升时间、桥面平整度等参数对冲击系数的影响。结果表明：车辆制动时,主梁最大挠度、挠度和内力冲击系数没有随初速度的增大而单调递增或递减,但均明显大于车辆以相同初速度匀速行驶时的结果,且可能超过规范值。在桥前半跨内制动时,挠度和跨中剪力冲击系数大于在后半跨度内制动情况,同时,当车辆制动位置大于半跨且越靠近支点时,车辆制动时挠度和内力冲击系数越接近匀速时的结果。随着曲率半径的增大,桥梁的挠度、弯矩和扭矩冲击系数逐渐减小,而剪力冲击系数逐渐增大;弯桥的挠度、弯矩和扭矩冲击系数大于直线桥结果,紧急制动易于加剧桥梁的振动。     

大跨异形钢管混凝土拱桥车载冲击效应分析

大跨度异形钢管混凝土拱桥的复杂造型使其结构动力特性极为特殊,车辆激励引起的桥梁振动十分复杂.为研究该类桥梁车辆冲击效应的特点和规律,以在建的长春市伊通河大桥为对象,应用自编的车桥耦合振动分析程序,对该桥进行了车桥耦合振动响应分析.从理论上分析了路面粗糙度、车速、结构阻尼对桥梁主梁、拱肋挠度和吊杆索力冲击效应的影响.结果表明:路面不平度对多拱肋异型拱桥振动响应的影响十分显著,维持路面平整可有效降低冲击系数;行车速度对冲击效应的影响与发生的卓越振动振型密切相关,并不一直随车速成正比增大;结构阻尼值在规范给定范围内变动时,对冲击系数影响不明显,设计中可偏安全地取阻尼比为0.5%.研究给出了该桥各主要构件的设计冲击系数取值的参考范围.     

混凝土徐变对连续刚构桥长期下挠的影响研究

混凝土徐变是影响大跨连续刚构箱梁桥跨中长期下挠的主要因素,挠度的不断增大影响了桥梁的行车舒适性和使用寿命。混凝土徐变对大跨连续刚构桥长期挠度的影响很大,以某七跨连续刚构桥为工程背景,建立有限元模型,分析采用不同规范、不同加栽龄期以及二期铺装等影响因素对大跨连续刚构桥长期下挠的影响。     

单箱多室混凝土曲线箱梁剪力滞效应分析

结合弯箱梁桥的特点,采用空间板壳有限元法分析了在对称集中荷载及均布荷载作用下曲率半径、宽跨比等结构参数对连续宽体曲线箱梁桥剪滞效应的影响,与同类研究结果对比发现剪力滞对宽体曲线箱梁的影响更为明显．编制了供设计参考的四跨宽体连续梁桥剪力滞系数计算表,为完善现行桥梁规范中有关连续曲线箱梁剪力滞系数的计算提供了参考依据．     

基于车桥耦合钢管混凝土拱桥车辆的冲击系数

利用ANSYS建立某下承式钢管混凝土拱桥有限元模型。编写基于三轴车辆作用下车桥耦合振动程序,数值模拟车桥相互作用响应,分析车速、路面粗糙度2个因素对主梁1/4跨及跨中处的冲击系数影响。同时使用DHDAS动态信号采集分析系统现场测试该桥,分析车辆以不同行车速度过桥时主梁跨中处的振动响应。研究表明:数值分析结果与实测结果吻合较好;车速在某一范围内车辆冲击系数要大于规范值;路面不平顺相对于行车速度对桥梁振动影响更加明显。     

复合弯扭作用下预应力单箱组合梁的扭转承载能力分析

组合梁结构在实际工程中常处于弯扭复合受力状态,为探讨预应力单箱组合梁在复合弯扭作用下的扭转承载性能,引入了弯矩影响系数和预应力影响系数,提出了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的开裂扭矩计算公式.并在大扭弯比条件下,基于空间桁架理论,推导了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的极限扭矩计算公式.为了验证该理论的正确性,设计了4根模型梁试件进行弯扭加载试验.理论计算值与试验值的对比结果表明,由理论计算公式得出的结果与实际吻合良好,可为研究组合梁结构的复合弯扭问题提供一定的理论参考.     

高墩大跨连续刚构桥线形控制关键技术研究

桥梁线形控制是施工监控的关键内容,是保证桥梁顺利合龙和成桥线形达到设计要求的技术保障.影响连续刚构桥线形的因素繁多,一旦控制不好会影响成桥后行车舒适度,甚至造成桥梁跨中下挠等严重工程事故,文章结合怒江特大桥的监控实例,综合分析了高墩大跨连续刚构桥的线形监控要点,采用有限元仿真计算与现场实时监控数据相结合的监控方法,通过调整施工立模标高,达到控制结构整体线形的目的,并对比分析监控数据的理论计算值与实测值.实践表明,在怒江特大桥施工监控过程中所采用的技术措施,不仅为大桥的成功修建起了重要作用,也为连续刚构桥施工线形控制积累一定的经验.     

路面谱激励下的运营桥梁结构的响应分析

基于运营桥梁结构中不同路谱激励样本的差异,分别计算了特定样本下,车速变化时桥梁结构、运营车辆的位移、速度、加速响应.采用标准路面等级的功率谱密度,运用余弦叠加方法,模拟了不同样本的各等级路面谱激励;采用直接积分的方法,计算了加入路面随机激励后的车桥振动的微分方程,分析了不同路面等级、不同车速下系统的响应.结果表明:随机相位角、功率谱密度等级分别影响路面谱激励的样本形状和幅值大小,不同随机样本具备相同统计特征;对于系统的响应曲线,路面平整度等级对幅值影响相对显著,车速变化对形状影响相对显著;根据算例中不同路面平整度等级的计算结果,给出了相应的工程建议.     

汽车荷载作用下桥梁冲击系数影响规律研究

以三跨连续箱梁桥为研究对象,建立了桥梁模型和车辆模型从而组成车桥耦合动力模型,并对车辆荷载作用下桥梁结构的冲击系数进行研究分析。研究表明:增加横向车道数可以使桥梁的冲击系数增大,纵向距离越大桥梁冲击系数越小;车辆在制动状态下的桥梁冲击系数明显大于车辆匀速状态时的冲击系数,并且车辆在桥梁中跨前半部分制动时,动力冲击系数要大于后半跨;车辆在跳车冲击作用下,桥梁跨中冲击系数明显增大,且在跨中跳车时,桥梁动力冲击系数为最大。     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥自振特性分析

以大准铁路增二线内蒙古黄河连续刚构特大桥为工程背景,分析了其自振特性,研究了桥墩高差、边中跨比对大跨度预应力混凝土连续刚构桥自振特性的影响.研究表明:随桥墩高差愈大,结构3个方向的基频越大;随边中跨比增大,其3个方向的基频都有减小趋势.研究结果可为同类大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的抗震设计提供参考.     

三跨连续斜交T梁桥的动力特性研究

为深入了解连续斜交梁桥的动力特性,以一座三跨连续斜交T梁桥为工程实例,建立了不同斜交角度的三跨连续斜交T梁桥的Midas Civil空间梁格模型,分析了斜交角的变化对结构的振型分布和自振频率的影响变化规律,并以斜交角作为影响因素,对现行《公路桥涵设计通用规范》中连续梁桥冲击系数计算采用的基频通用公式进行了修正.研究表明:三跨连续斜交T梁桥的竖弯振型分布在自然振型的不同阶数中,随着连续斜交梁桥斜交角度的增大,结构的弯扭效应变得更加明显,使得竖弯振型的分布也产生了变化;竖弯振型对应的自振频率均随斜交角的增加而增大,当斜交角度大于30°时,基频计算应计入斜交角影响;现场实桥动载试验表明本文提出的基频修正公式是比较合理的,对于此类结构的工程设计具有重要的参考价值.     

计入主塔刚度影响的三跨连续体系悬索桥竖弯频率估算公式

为方便计算三跨连续体系悬索桥的竖向自振频率,基于双塔三跨连续体系悬索桥,在计入主塔刚度的影响下,应用Rayleigh法,推导了一阶对称和反对称竖弯振动频率公式,并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,并对适用范围进行了讨论。研究结果表明：主塔刚度对三跨连续体系的一阶正对称竖弯频率影响较大,进行频率计算时应计入主塔刚度的影响;主塔对竖弯基频的影响程度可通过主塔刚度影响系数计算得到;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;该公式可用于简支单跨及三跨连续体系悬索桥的竖弯基频计算中。     

钢管混凝土系杆拱桥车桥耦合振动分析

为了研究钢管混凝土系杆拱桥在车辆荷载作用下的动力冲击效应,综合采用包括空间梁、板和杆单元的桥梁结构有限元模型和三维7自由度车辆模型,通过数值模拟车、桥动力相互作用,计算得到桥梁的位移、内力响应及对应动力放大系数,研究桥梁不同构件所受到的动力冲击作用及主要影响因素,分析桥梁不同位置加速度响应的频谱特征.结果表明,桥梁局部构件的动力冲击系数常超过规范取值,且路面不平度是最主要的影响因素;长、短吊杆的动力冲击系数差异很大,短吊杆的受力和抗疲劳性能远低于长吊杆.     

重载铁路连续刚构桥徐变精细化数值分析

为了研究重载铁路连续刚构桥的空间徐变效应,通过ANSYS UPFs(user programmable features)功能进行本构关系二次开发,实现了桥梁徐变计算。依托山西省最大的重载铁路连续刚构桥为背景工程开展研究,采用空间壳模型模拟箱梁,空间梁单元模拟桥墩,考虑了连续刚构桥的施工过程,开展了重载铁路连续刚构桥的空间精细化数值分析。对比分析了空间数值模型和梁模型的长期下挠特性,同时对比了不同规范对计算结果的影响。研究结果表明:考虑空间徐变效应后梁体的长期变形发生了较大变化,壳单元模型的竖向下挠量比梁单元模型增加了25%左右。B3模型的计算下挠度比JTG D62-2004规范和TB规范大,需要采用B3模型进行桥梁长期变形验算。     

移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数的若干讨论

为对移动车辆荷载作用下桥梁冲击系数有更加深刻的理解,结合理论推导与仿真模拟,并考虑其物理意义,对冲击系数基本概念、不同响应以及不同位置对应冲击系数的区别等关键问题进行了详细讨论. 研究表明:现行规范所采用冲击系数是一个不具有实际物理意义,仅便于设计的中间变量;不同响应冲击系数不相同,且弯矩冲击系数往往小于挠度冲击系数;不同截面对应冲击系数不相等,墩顶冲击系数最大、边跨次之、中跨最小;处于对称位置的截面,车辆后经过的截面冲击系数较大;基于不同的原理,用于设计的冲击系数可采用较为保守的值,而对于评价则不可直接使用. 最后,提出了移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价时冲击系数取值方法的建议.     

尤溪水东大桥动力特性分析

福建省尤溪县水东大桥水东村侧主桥为四跨预应力混凝土V形墩连续刚构桥,为检测桥梁结构的动力性能,进行了脉动试验和跑车试验,得到了桥梁结构的前几阶自振频率、阻尼比、振型特点,以及在不同跑车工况下的冲击系数和竖向加速度响应幅值.同时采用有限元软件Midas Civil建立了有限元模型,将有限元动力分析结果与动载试验结果进行了比较,对桥梁的工作状况和受力性能作出评判:该桥实际刚度较大,竖向一阶频率与同类结构相近,结构易发生顺桥向侧移;行车较舒适,结构偏安全.     

基于车-桥耦合振动的简支梁桥冲击效应

为了精确分析车辆对简支梁桥的冲击效应,基于模态综合法,建立了三维空间车-桥耦合振动模型.基于车-桥耦合振动模型的动力时程响应分析结果,并利用动力放大系数的概念,得到了车辆参数以及桥面不平整度、行车速度和车辆作用位置对冲击效应的影响规律.研究结果可以为我国桥梁设计规范中简支梁桥冲击系数的计算方法的改进提供理论依据.