VED抑制铁路钢桁梁桥横向振动理论研究

针对我国在既有线路进行列车提速试验时发现的,当客车速度为160km/h左右时,64m简支下承钢桁梁出现横向准共振的现象,提出采用粘弹性阻尼器（VED）来抑制这种共振反应,并由势能驻值原理及形成结构矩阵的“直接拼装法”,建立了VED-桥梁-列车时变系统动力方程。通过理论分析和计算证明,用VED抑制由于列车提速引起的中小跨度钢梁横向振动是一种有效的方法。     

弹性支座对简支箱梁桥振动特性的影响及隔振效果研究

以32 m简支箱梁桥为原型,以10∶1为几何缩尺比,设计制作了简支箱梁桥的相似模型,并依据弹性力相似律推导了原型桥与模型桥间的相似关系,之后对原型桥与模型桥的有限元模型进行模态分析,以及开展模型桥的模态试验,通过模态数据对比验证了相似模型桥的可靠性。在此基础上,通过锤击试验,研究了不同竖向刚度的弹性支座对箱梁振动特性的影响,并探讨了弹性支座在箱梁桥上部结构与桥墩间的隔振效果。结果表明:在20～200 Hz的中高频段范围内,支座刚度变化会对箱梁跨中的结构振动产生一定的影响,但影响很小;振动由顶板传递至翼板的过程中衰减慢,其次是腹板,振动由顶板传递至底板的过程中衰减最快;简支箱梁桥上部结构与桥墩间设置弹性支座可有效降低墩顶的振动,且支座刚度的大小对弹性支座的隔振效果影响很大,同时弹性支座在不同频率下的隔振效果差异较大。     

大跨度异型钢管混凝土拱桥典型病害分析及支座脱空影响研究

大跨度异型钢管混凝土拱桥在使用过程中易出现车致动力响应大等不利情况,现阶段造成该类型桥梁车致动力响应显著的病害及其影响尚不明晰。以某典型大跨度异型钢管混凝土拱桥为研究对象,对该桥的典型病害进行了调查,基于现场测试与理论分析,对该桥的典型病害及支座脱空病害的影响进行了研究。现场调查及测试结果表明:支座脱空会引起主梁伸缩缝两侧的差异沉降,导致桥梁受力状态变化,加剧车辆对主梁和吊杆的冲击作用。现阶段钢箱梁伸缩缝附近和跨中位移冲击系数分别达到了1.52和1.15,吊杆力应力幅变化率为-28.0%～18.5%;数值分析结果表明:支座脱空后钢箱梁和吊杆的车致动力响应变化显著;支座脱空将导致该桥主梁明显的顺桥向位移,且与主梁竖向位移达到了相同量级;支座脱空后钢箱梁车致加速度峰值会显著增加,且当车辆荷载作用下支座与钢箱梁仍能发生相互碰撞时影响更为显著;支座脱空后吊杆力应力幅变化显著,且其对短吊杆影响更显著;支座脱空是造成该类型桥梁钢箱梁、吊杆等构件车致冲击响应显著变化的重要原因之一。     

大跨度混凝土连续梁桥的病害成因分析

自20世纪80年代以来,我国建成了大量大跨度预应力混凝土连续体系桥梁,取得了辉煌成就,但随着桥梁建设数量与使用年限的增加,该类桥梁在施工与运营期陆续出现一些具有共性的病害:跨中挠度过大、箱梁开裂与跨中合龙段底板剥离等,而且有些病害已经导致桥梁重大的安全事故与经济损失。文章对国内数十座桥梁出现的病害随时间变化发展的趋势、在空间上分布的形态等进行了分析。根据现有的理论研究成果,分析了腹板斜裂缝、底板纵向裂缝、合龙段底板分层等病害的形成机理,提出了控制裂缝等病害发生的措施,并说明了这些控制措施在泰州大桥预应力桥梁上的应用情况。     

风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风载荷的综合影响研究

为探究风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风载荷的综合影响,以某公铁两用桁架桥为背景,在XNJD-1号风洞中进行了1∶47.48的缩尺比节段模型试验,测试了无风屏障和设置不同风屏障方案时,车桥系统中车辆及桥梁各自的气动力系数、主梁的颤振临界风速以及主梁的涡振响应。结果表明:大跨度桥梁风屏障增加了车桥系统中主梁的阻力系数,降低了主梁的升力系数、车辆的阻力系数及升力系数。设置风屏障使主梁的颤振临界风速降低明显。风屏障在一定程度上可用作抑制主梁涡振的气动措施。     

大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究

基于崇启大跨度连续梁桥,设计制作大尺度全桥气弹性模型,通过风洞试验对其在均匀流下响应进行研究,确定大跨度双幅钢箱梁连续梁桥涡激振动特性,分析双幅主梁产生两主涡振区机理,模拟外加结构阻尼对涡激振动减振效果。结果可为大跨度双幅钢箱梁连续梁桥抗风设计提供参考。     

大跨度公铁两用双层钢桁桥涡激振动控制研究

桥梁的涡激振动主要受到主梁断面的气动外形、结构动力特性与来流特性的影响,而大跨桥梁是典型的风致敏感结构,所以在大跨度桥梁的设计中应当引起重视。以某大跨度公铁两用双层板桁组合桁架桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试验,研究了该主梁的涡激振动现象。通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟分析了其主梁断面的涡激振动机理,并且将展向周期摄动法应用于钢桁梁的涡激振动控制,采取了一系列气动控制措施来抑制主梁的涡激振动,其中L型分流板与波浪形风嘴完全抑制了主梁的涡激振动。还通过风洞试验研究了波浪形风嘴的几何参数对抑振效果的影响,试验结果表明,波浪形风嘴的抑振效果对幅值变化比较敏感,增大幅值可以有效抑制主梁的涡激振动。     

大跨度钢桁梁悬索桥颤振稳定措施试验研究

为了研究不同颤振稳定措施对大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能的影响,以赤水河大桥(大跨度钢桁梁悬索桥)为研究背景,通过节段模型风洞试验,分别研究了封闭中央开槽、设置上下中央稳定板三种稳定措施在单独设置以及联合使用时对主梁颤振临界风速的影响,并考察了颤振临界风速增长率随封槽板及稳定板封隔率和高度参数的变化规律,最后通过1:100全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。结果表明:封闭中央开槽能够在一定程度上改善钢桁梁的颤振稳定性能;单独设置上中央稳定板时,主梁颤振临界风速随着上稳定板高度的增加成非线性变化,并存在一个敏感区间;上稳定板的封隔率对其制振效果影响十分显著;多种稳定措施联合使用的制振效果明显优于单一稳定措施;单独设置和联合使用其他稳定措施时,上中央稳定板的制振效果比下中央稳定板好;封槽板以及上稳定板的封隔率均对颤振临界风速具有一定的影响。     

基于风洞试验的大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能研究

目前研究大跨度桥梁颤振性能的主要手段是节段模型风洞试验,而如何利用试验结果对桥梁主梁断面进行优化还没有得到彻底解决。以某大跨度钢桁梁悬索桥为工程背景,给出了桥梁设计基准风速的计算方法和结果。进行1∶48比例节段模型颤振振动试验,得出了主梁在各个攻角下的颤振临界风速。在最不利工况下,试验了下中央稳定板、上中央稳定板和水平稳定板对主梁颤振性能的影响,最后根据试验结果,在考虑安全、经济和美观等因素的条件下,选择最优气动方案,满足了桥梁抗风设计的要求。最后用1∶100比例全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。同时总结了大跨钢桁梁悬索桥颤振折算风速值一般位于数值4左右的规律,为今后类似钢桁梁悬索桥的颤振性能研究提供了借鉴和参考。     

卸载程度对钢桁梁桥主桁构件加固效果的影响

早期修建的部分钢桁梁桥已无法满足当前通行能力的要求,需要对原桥主桁进行加固。桥梁加固通常是在负载情况下进行,需要考虑加固构件的分阶段受力,不同的加固施工方案所对应的卸载程度会产生不同的加固效果。该文结合松浦大桥扩宽加固工程,利用ANSYS单元生死技术模拟加固施工过程,提出了能够考虑加固板件应变滞后的有限元模拟方法。分别计算新旧构件在三种不同卸载程度的加固方案下的应力分布,从构件安全度及材料利用率两方面分析卸载程度对加固效果的影响。最后综合考虑社会影响比选施工方案。结果表明:所提出的构件加固模拟方法能有效考虑应变滞后效应并实现杆件的加固模拟;加固构件安全度和加固材料利用率随着卸载程度的增加而提高;综合社会经济性影响,推荐采用先更换下层桥面,再拆除上层桥面,然后加固主桁结构,最后安装新的上层桥面的施工方案。     

提速对44m半穿式钢桁梁桥动力影响分析

本文按车作用动力体系分析了客车车速提高后对４４ｍ半穿式钢桁梁动力影响，并对提高车速后的行车质量做出评价。     

曲线连续梁桥支座模型对结构地震反应影响分析

针对桥梁结构分析中常将聚四氟乙烯滑板橡胶支座处理成理想活动支座而忽略滑板与梁底钢板间摩擦耗能作用问题,采用双线性模型及摩擦滑动单元分别模拟滑板支座进行非线性时程分析,获得支座及结构反应。分析结果表明,理想的活动支座模型会高估桥梁的地震反应,双线性模型与摩擦滑动单元模型分析结果接近;摩擦滑动单元能考虑支座竖向力变化对摩擦力影响及曲线桥支座负反力情况,更符合实际,适用性更广。     

大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法

涡激力沿主梁跨向具有偏相关性,基于Scanlan涡激力经验线性模型,假定涡激振动风速下,整个梁段涡脱频率锁定,提出适用于变截面连续梁桥的三维涡激力经验线性模型,从而建立节段模型与变截面梁实桥之间涡激振动幅值之间的关系。通过变截面梁几个典型位置截面的节段模型风洞试验,获得描述整个变截面主梁三维涡激力经验线性模型等效参数,实现对整个变截面连续梁桥涡激振动响应的评估。并通过某典型的三跨变截面连续钢箱梁桥涡激振动风洞试验,验证了理论的有效性。     

一种基于冲击振动响应分析的桥梁橡胶支座病害诊断方法

提出了一种利用桥梁在冲击荷载作用下动力响应诊断既有桥梁橡胶支座脱空或者受力不均病害的理论方法。以支座刚度的相对下降量为病害指数,计算桥梁冲击响应及其对病害指数的灵敏度,建立灵敏度方程,采用有限元更新技术和优化算法识别支座刚度。一座铁路简支单箱梁桥和一座公路装配式简支箱梁桥的分析结果表明,利用所提病害诊断方法可以准确识别单个或多个支座的刚度变化量,从而判断桥梁支座是否脱空或受力不均。对于铁路简支单箱梁桥,宜将冲击点和响应点布置在扭转振动较大的梁翼缘上;对于公路装配式简支箱梁桥,宜将冲击点和响应点设置在每片主梁的轴线上。     

钢桁梁桥悬拼施工中晃动问题的研究

本文建立了钢桁梁桥的空间风架计算模型，应用子空间迭代法求得竖向，横向基本周期，以大准线黄河大桥为例提出了预测钢桁架桥悬拼过程中人体对振动感觉的分析方法，以便评价，改进悬拼方案，指导安全施工。     

振动标线设置对连续梁桥的挠度冲击系数影响研究

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置挠度时程曲线和冲击系数,研究了振动标线数量、组间距和位置对连续梁桥不同跨中截面挠度冲击系数的影响。结果表明,设置振动标线后连续梁桥挠度冲击系数均大于规范值,且最大值为规范值的2.40倍;振动标线组数增加对下坡方向第一跨跨中位置挠度冲击系数影响不大,但对第二跨跨中挠度冲击系数有较大影响;随着振动标线组组间距增大,不同跨中截面挠度冲击系数变化规律不同;振动标线设置位置对不同跨中截面挠度冲击系数有一定影响;当振动标线组数为6时,首条振动标线宜选择距梁端距离4 m位置,振动标线组间距宜为4.5 m,当振动标线组数为4或5时,需根据不同跨径布置选择相应的振动标线设置形式。研究结论可为桥梁结构中振动标线的设置提供参考。     

大跨度人行天桥的振动影响测试与分析

目前大跨钢箱梁人行天桥往往满足结构承载力要求同时不能满足舒适度的要求，由于这种结构形式的固有频率较低，在道路车辆和行人的随机激励下就可能发生共振。具体测试分析了人行天桥的振动响应，最后得出结论，给出了处理建议。     

弹性支座对桥梁车致振动的隔振效果研究

为探讨列车高速通过桥梁时传递到桥墩的振动受弹性支座的影响,建立了12个自由度的弹簧-阻尼单元模拟支座,嵌入到车-线-桥耦合振动分析模型中。以高速铁路上典型的32 m混凝土双线简支梁桥为研究对象,采用包含支座单元的车-线-桥耦合振动分析程序进行仿真计算。结果表明：车辆的轮重减载率和竖向振动加速度受支座竖向刚度的影响很小;支座竖向刚度降低,桥梁响应中的静力成分逐渐增大,动力成分则先逐渐减小,再逐渐增大;采用弹性支座,墩顶全频域内的减振效果主要取决于优势频段20Hz~80Hz频率范围的振动衰减量;弹性支座隔振系统的自振频率为10Hz~20Hz,能够吸收中高频振动,放大自身频率范围振动,反映出弹性支座在中、高频段具有很好的隔振性能。     

山区峡谷大跨钢桁梁桥抗风特性试验研究

山区气象条件非常复杂,对跨越山区峡谷的大跨桥梁将产生非常不利的影响,山区大跨桥梁的抗风问题已成为山区大跨桥梁设计中的重要考虑因素。针对桥梁抗风特性,首先介绍了山区峡谷桥梁设计风参数的选取方法和结果,其次介绍了两座钢桁梁桥节段模型风洞试验的过程和结果,然后针对主梁出现的风致振动进行了一系列详细的优化试验,最后对优化试验的各种方案进行对比分析,选择出抗风特性最优的抑振措施,满足了桥梁抗风设计的要求,为以后类似桥梁的设计提供参考和依据。     

板式支座对桥梁动力响应的影响研究

本文通过对板式支座的刚度特性，固定方式，以及桥墩刚度，质量等结构参数对桥梁动力响应影响分析比较，研究并总结了板支座对列车荷载作用下桥梁动力响应的作用机理，影响方式，特点和规律。