基于实测车流的大跨度悬索桥振动响应研究

以江阴长江公路大桥为工程背景,对大桥收费站实测交通流数据进行统计,建立典型车辆的等效荷载模型,模拟具有实际车流特性的6车道随机交通流。基于数值仿真技术编制程序,并考虑车-桥耦合效应,应用所模拟的6车道交通流和大桥有限元模型,计算大桥在实测车流作用下主梁不同位置位移和内力的振动响应以及动力放大系数。通过对位移和内力的变化规律分析,研究实测车流作用下大跨度悬索桥的振动响应特征。研究结果表明:不同地区典型车辆荷载存在一定差异;车流作用下大桥主梁1/4跨位置位移振动响应最大,而内力振动响应极值出现在大桥跨中位置;位移动力放大系数与现行规范规定符合程度较高;考虑车-桥耦合效应的内力动力放大系数与规范相比偏差较大,内力动力放大系数对局部范围内的车辆振动更加敏感。     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析（Ⅱ）

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数.     

车辆作用下简支梁桥的动力放大系数

针对过桥汽车重量的特性，建立了车辆模型，分析了桥梁在车辆荷载作用下的动力放大系数及等效均布荷载，并通过算例，比较了理论值与实验值，两者比较接近。     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析(II)

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数。     

基于应力比值法的张弦结构动力放大系数研究

在结构连续倒塌分析中,可通过荷载动力放大系数将静力荷载进行放大,从而间接模拟结构的动力响应.目前国内外相关文献中关于动力放大系数取值的观点不同.对于空间结构,杆件失效后剩余结构容易出现塑性;塑性程度对动力放大系数影响较大,使得动力放大系数具有不确定性.提出采用应力比值法研究张弦结构的动力放大系数,其过程为:在设计荷载组合下控制结构不同的平均应力比值,得到不同构件截面大小的结构模型,然后对这些模型进行动力放大系数的分析.为了充分研究动力放大响应,分别定义了弹性位移动力放大系数、弹塑性动力放大系数和荷载动力放大系数.分析结果表明:对于张弦结构,弹性动力放大系数最大不超过2.0;由于塑性的发展,弹塑性动力放大系数有可能超过2.0.荷载动力放大系数取2.0比较保守;建议索破坏时荷载动力放大系数取1.6 ～1.8,其他重要构件破坏时荷载动力放大系数取1.3 ～1.5.     

钢板剪力墙结构的结构影响系数研究

现行JGJ/T 380—2015《钢板剪力墙技术规程》未给出钢板剪力墙结构的结构影响系数和位移放大系数。为此,按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了A、B两组层数分别为4,8,12层的钢板剪力墙结构,通过Midas/Gen对在均匀和倒三角分布荷载作用下单榀和整体钢板剪力墙结构的模型进行静力弹塑性分析(Pushover),得出单榀与整体钢板剪力墙结构的位移放大系数与结构影响系数。分析表明:单榀和整体钢板剪力墙结构在均布加载模式下的结构影响系数和位移放大系数比倒三角加载模式下得到的系数大;单榀剪力墙结构的结构影响系数和位移放大系数比整体钢板剪力墙结构的相应系数大,用单榀结构计算的结构影响系数和位移放大系数不能代替整体计算的系数;建议对层数不超过12层的钢板剪力墙结构的结构影响系数和位移放大系数分别取3. 25和6. 45。     

车-桥耦合系统迭代解法研究

在已有车-桥耦合研究的基础上,推导了车-桥耦合系统的迭代解法.建立了车-桥系统模型,利用ANSYS软件分析单自由度质弹系统车辆模型在通过简支梁桥时桥梁的动力响应.用无量纲参数分析了在车-桥相互作用下,桥梁的位移响应与常力过桥时桥梁位移响应之间的差异.计算结果表明,迭代解法可方便求解车辆桥梁相互作用下,车-桥耦合系统的动力响应,其计算结果与相关文献结果较为一致.     

简支梁动力系数与列车速度的关系研究

为了研究速度与动力系数的关系,建立了车桥耦合的动力学系统模型,计算了不同位置、不同类型的桥梁动力系数,探讨了不同动力系数随速度的变化规律。得出在0 km/h~350 km/h速度范围中的简支梁,3/4跨处的动力系数较跨中更能反映桥梁位移、内力随着速度同时增大的动力特性。     

车辆荷载下连续刚构桥冲击系数分析

为了研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和冲击系数,以某连续刚构桥为计算实例,采用有限元软件Midas/Civil建立桥梁结构的有限元模型,将车辆荷载近似模拟为三角形荷载,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续刚构桥的动力响应特征,分析了车辆在不同车速、不同车重作用下车辆荷载因素对连续刚构冲击系数的影响规律,并提出相应的结论,为桥梁结构在移动车辆荷载作用下的安全性、适用性提供参考依据。     

列车载荷作用下青马桥结构动力响应模拟

在建立的面向结构状态评估的有限元模型(SSAOM)基础上,对青马桥在列车载荷作用下结构的动力响应进行了模拟.把列车载荷简化为移动载荷,通过施加随载荷大小、载荷位置和载荷移动速度而变化的等效结点力的方法,模拟计算了列车以不同速度通过桥梁以及单列列车和两列列车同时过桥时结构中的动应力和动位移.结果发现,结构中的动应力表现为线性和局部性,随载荷速度的变化不大;而动位移表现为非线性和整体性,随载荷速度的增大而增加.     

改进动态影响因子评估既有多肋混凝土梁桥性能

在很多设计规范中,桥面上移动车辆的动态影响一般被处理为动力系数(动态影响系数)。由于既有桥梁路面的退化,根据现场测量所计算的影响系数比设计规范中规定的值高。建立3维车辆-桥耦合模型,用以模拟桥和车辆之间的相互作用以及研究多肋混凝土梁桥的影响因子。对桥的跨度、车速、路面条件对影响因子的影响进行了检测。对影响因子进行了卡方试验。试验显示:在相同路面条件下获得的影响因子遵循极值-I分布。最后,提出适用于新桥和既有桥计算影响因子的简化表达式。对5个桥影响因子的相应置信水平研究显示:破旧路面的短跨桥、旧桥,采用AASHTO标准时,将低估了影响因子。所提表达式能够用于AASHTO标准的修正。     

桥面不平度的简支梁桥车桥耦合振动分析

桥面不平度通常被认为是影响车桥系统耦合振动的主要因素之一。根据给定的桥面不平度功率谱密度变换得到桥面不平度是一个有效、快速的途径。分别采用三角级数法和Fourier逆变换法得到各级路面的不平度及其对应的功率谱密度函数。通过比较可知：Fourier逆变换法精度较目前被广泛应用的三角级数法高。推导了四自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,并编制了车桥耦合振动分析程序,结合Fourier逆变换法得到的桥面不平度,分析了某简支梁在考虑桥面不平度下的动力响应。研究结果表明,桥面不平度对桥梁和车辆的动力响应影响很大,车速决定着车辆对桥梁作用力和车辆受到的桥梁对其反作用力的频率,从而影响到桥梁振动。     

Influencing factors and control measures of excavation on adjacent bridge foundation based on analytic hierarchy process and finite element method

Many uncertain factors in the excavation process may lead to excessive lateral displacement or over-limited internal force of the piles, as well as inordinate settlement of soil surrounding the existing bridge foundation. Safety control is pivotal to ensuring the safety of adjacent structures. In this paper, an innovative method is proposed that combines an analytic hierarchy process (AHP) with a finite element method (FEM) to reveal the potential impact risk of uncertain factors on the surrounding environment. The AHP was adopted to determine key influencing factors based on the weight of each influencing factor. The FEM was used to quantify the impact of the key influencing factors on the surrounding environment. In terms of the AHP, the index system of uncertain factors was established based on an engineering investigation. A matrix comparing the lower index layer to the upper index layer, and the weight of each influencing factor, were calculated. It was found that the excavation depth and the distance between the foundation pit and the bridge foundation were fundamental factors. For the FEM, the FE baseline model was calibrated based on the case of no bridge surrounding the foundation pit. The consistency between the monitoring data and the numerical simulation data for a ground settlement was analyzed. FE simulations were then conducted to quantitatively analyze the degree of influence of the key influencing factors on the bridge foundation. Furthermore, the lateral displacement of the bridge pile foundation, the internal force of the piles, and the settlement of the soil surrounding the pile foundation were emphatically analyzed. The most hazardous construction condition was also determined. Finally, two safety control measures for increasing the numbers of support levels and the rooted depths of the enclosure structure were suggested. A novel method for combining AHP with FEM can be used to determine the key influencing aspects among many uncertain factors during a construction, which can provide some beneficial references for engineering design and construction.     

输水管道水锤效应作用下斜拉桥结构动力响应研究

为研究斜拉桥上铺设的大型输水管道发生水锤效应时桥梁结构的动力响应,以某独塔斜拉桥为工程背景,根据水锤效应的基本理论和作用方式,将管道对桥梁的动力效应简化为一随时间变化的动力荷载。通过分别建立管道水锤计算模型和桥梁动力计算模型,得到水锤效应发生时阀门位置顺桥向冲击力随时间的变化情况,再将此冲击力作为动力荷载施加到桥梁模型上。计算结果表明：水锤冲击力随时间呈周期性变化,阀门短时间关闭时将产生较大的冲击荷载;漂浮体系独塔斜拉桥各构件在水锤冲击作用下的动力响应以顺桥向方向为主,同时伴随有竖向的位移与应力。主梁上的应力变化可忽略不计,桥塔及斜拉索中应力变化分别可达0.7MPa和1.5MPa左右。单侧布置的管道还会产生偏心作用,使结构的动力响应呈现非对称性。     

实际车辆荷载作用下的预应力混凝土连续梁桥动力响应分析及验证

以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。     

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。     

斜拉拱桥的动力特性及列车走行性分析

通过建立高速列车与斜拉拱桥的车桥耦合动力分析模型,运用桥梁结构动力学与车辆动力学的研究方法进行动力特性计算,并对斜拉拱桥在高速列车作用下的车桥动力响应进行了分析,验证了高速列车通过斜拉拱桥时的走行安全性与乘坐舒适性。     

32m双线简支箱梁在对开列车作用下梁体竖向动力响应规律研究

将列车、双线简支箱梁分别简化为二系悬挂多刚体体系和模态函数,推导车桥系统动力方程,建立并验证车桥相互作用模型,对双线简支箱梁在对开列车作用下梁体竖向动力响应规律进行研究。研究表明:对开列车作用下,桥梁动力响应与列车运行速度及入桥距离差密切相关;列车以共同速度对开时,可引起的梁体最大挠度动力系数与单线行车作用下基本一致,但梁体动力响应值约为单线行车引起的梁体动力响应值的2倍。     

落物竖向冲击下PC装配式简支箱梁桥动力响应及损伤分析

为评估落物(重型货物、落石)竖向冲击下的桥梁工作性能,以跨径30 m的预应力混凝土装配式箱梁桥为对象,建立精细化结构模型并与足尺模型试验结果进行对比验证;采用显式动力分析方法对落物冲击多片式箱梁的动力响应和损伤发展过程进行分析,探讨了不同坠落冲击位置、冲击能量以及冲击角度等因素下桥梁的损伤特征和发展规律.结果表明:落物...