风-车-桥系统空间耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中将自然风作为空间相关的平稳随机过程,车辆采用质点-弹簧-阻尼器模型,桥梁采用有限元模型。在分析风桥间的流固耦合作用、车桥间的接触耦合作用及风对车辆的空间脉动作用的基础上,将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,提出了一种较为完善的风-车-桥系统空间耦合振动分析模型。基于轮轨接触点处的几何协调条件和力学平衡关系,建立了系统运动方程的分离迭代求解算法。最后以京沪高速铁路南京大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

运用车辆-线路-桥梁耦合振动理论,建立相对完善的车辆-线路-桥梁耦合动力学模型。以某座主跨为1120m的悬索桥方案为工程背景,对该方案在ICE3列车以速度160～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行分析,并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行对比研究。     

双车交会过程的风-车-桥耦合振动研究

侧向风作用下,双车交会过程中车辆和桥梁的风荷载会发生突变。以大跨度悬索桥为工程背景,通过车桥组合节段模型风洞试验,测试不同状态车辆和桥梁各自的气动力系数。针对强风作用下双车交会过程,通过风-车-桥耦合振动分析,对比分析双车交会情况下车辆和桥梁的响应,讨论双车间距、风速、车速等因素的影响。研究表明双车交会时背风侧车辆风荷载突变使车辆的横向响应显著增大。     

基于风-车-桥系统的车辆气动力系数对比研究

车辆的气动特性是车辆的行车舒适及行车安全分析的基础。而车辆的气动特性不仅受到车辆外形的影响,还会受到车辆行驶的周围环境影响。基于风-车-桥耦合系统,研究车辆在大跨度桥上行驶时,车辆行驶环境不同时车辆气动特性的差别。分析车辆在桥上行驶路面粗糙度对车辆气动特性的影响,同时研究车辆静止及车辆行驶过程中,车辆气动力系数的差别。结果显示,在研究车辆的气动特性计算车辆的气动力系数过程中,所建立的车辆模型对车辆的气动力系数有较大的影响,在进行车辆的舒适度及车辆行车安全的评价过程中,需要结合车辆所处的自然环境特点,需要分别选取车辆的气动力系数进行研究。     

基于风-车-桥(线)耦合振动的风屏障防风效果研究

为考察风屏障的防风效果,通过风洞试验测试平地路基、高路堤、桥梁三种典型线路上设置不同风屏障情况下车辆的气动力系数,采用风-车-桥(线)耦合振动的分析方法研究车辆的动态响应,讨论风屏障高度、车辆线路位置及线路构造形式等因素的影响。结果表明,风屏障可有效地降低强风作用下车辆的响应,平地路基上设置2.05m风屏障时,车辆运行的瞬时临界风速可达50m/s;车辆的轮重减载率、倾覆系数及竖向加速度对车辆线路位置较为敏感;线路构造形式对背风侧车辆响应影响较大,风屏障高度相同时,高路堤上的防风效果较好。     

侧风作用下静动态车-桥系统气动特性数值模拟研究

我国现阶段正处于轨道交通建设的高峰时期,线路中桥梁占有相当大的比重,车辆在桥梁上运行时构成车-桥系统共同承受侧向风的作用,车辆和桥梁间存在着显著的相互气动影响。基于数值模拟方法,对侧向风作用下车-桥体系的空气绕流场进行静动态模拟分析,将静态数值模拟气动力系数与风洞试验结果进行对比,基于动态气动统流特性,提出将桥面上方流场分为6个特征区域,并进一步分析风速和车速对车-桥系统气动特性的影响。分析表明,体系绕流状态具有三维特性,气动力随着车速和风速变化显著。研究结论对车-桥系统绕流及静动态气动荷载的确定具有一定的参考价值。     

上海长江大桥风-轨道车辆-桥耦合振动及抗风行车准则研究

为确定上海长江大桥轨道交通车辆的抗风行车准则,将风、车、桥三者视为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,通过风洞试验测定主梁及车辆的气动参数,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS进行风-车-桥耦合动力分析计算。计算结果表明:桥梁和车辆的响应随风速的增大而增大,风荷载对行车的安全性和舒适性有很大影响。当风速小于20m/s时,车辆可按设计车速90km/h运行;当风速在20～30m/s之间时,车速不应大于60km/h;当风速超过30m/s时,应封闭轨道交通。     

主梁断面形状对车-桥系统气动特性影响的风洞试验研究

确定车辆和桥梁各自的气动参数是车-桥耦合振动分析的基础。为研究主梁断面形状对车辆和桥梁气动特性的影响,利用自制的三分力分离装置-交叉滑槽系统,针对8种分离式双箱主梁断面进行多工况模型风洞试验。通过对不同模型及工况试验结果的对比,讨论不同主梁断面形状下车-桥系统的雷诺数效应,得出不同行车位置处车辆和桥梁各自气动参数随主梁宽高比的变化规律以及其阻力系数的取值方法,为后续抗风设计及风-车-桥耦合振动研究提供参考。     

轨道交通车站通风空调系统“风-水”联调分析与应用

轨道交通车站通风空调系统中的冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、送排风机等设备的用电总容量非常大,但通风空调系统的运行工况大部分时间是在中、低负荷状态下。如何实现通风空调系统的自动化运行,使轨道交通车站实际需求与通风空调系统相互匹配,对于轨道交通车站节能减排具有较大意义。根据轨道交通车站通风空调系统多年运营经验的总结并结合新建上海市轨道交通L17工程,提出解决轨道交通车站空调系统节能运行的思路,并将风-水联调节能系统应用在上海市轨道交通L17工程各地下车站。     

下承式钢桁结合梁桥模态分析

以一拟建的高速铁路下承式钢桁结合梁桥为例，采用大型通用工程软件，建立其空间模型，利用子空间迭代法计算结构的自振特性，通过对计算结果的分析，总结了一些有意义的结论。     

刚性悬索加劲钢桁梁桥施工阶段全桥模型试验研究

东江大桥是国内首座双层桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥,其造型新颖独特、受力复杂,并且施工过程中存在着体系转换与内力调整。为研究这种新型结构的体系转换过程和结构整体受力性能,利用全桥模型试验模拟了实桥施工全过程。介绍了模型试验的目的、设计原则、相似关系、测点布置以及试验工况等。通过各工况下试验数据与理论数据比较,可以看出两者比较吻合,从而从试验和理论两方面证明了该桥的桥型设计及施工方法是合理的。同时发现,通过体系转换能使后安装的加劲弦较好地参与整体结构受力,以及纵向内力调整效果良好。而节点横向连接刚度较小使得横向内力调整效果与理论相差较大,因此在实桥有限元模型计算时应考虑半刚性节点的影响,同时在施工时应加强此工况的监控。     

大跨度钢桁梁悬索桥临时连接方式分析研究

在大跨度钢桁梁悬索桥建造中,不同的钢桁梁段间的连接方式会直接影响桁架结构的实时与成桥的内力分布状态,所以临时连接方式的选择非常重要。以杨泗港长江公路大桥作为研究背景工程,分析逐步铰接法、逐步刚接法、适时铰接法3种连接方式进行对比,比选参数分别主要为钢桁梁构件和临时连接的受力情况、吊索索力等,获得结论为逐步刚接法因不能保证结构安全而不可行,逐步铰接法和适时铰接法安全可以保障,虽然适时铰接法需较多仿真计算和现场监测数据共同分析来确定钢桁梁铰接时机增加了工作难度,但在下弦杆的临时连接的措施下,比逐步铰接法的整体结构刚度和稳定性要好。此外,考虑在架梁过程中适当增加配重有利于主缆和主梁提前接近于成桥线形状态,并且可降低临时连接的受力大小的情况下,故以适时铰接法为研究基础,比较适时铰接法+无配重、适时铰接法+等额配重、适时铰接法+部分配重3种连接方式来分析配重的影响,得知采用适时铰接法+部分配重的连接方式的钢桁梁构件和吊索各项指标均为适宜,不仅较适时铰接法+无配重提前将下弦杆进行闭合可铰接状态,增加了主梁结构的刚度和稳定性,又较适时铰接法+等额配重中吊索索力安全系数满足要求,是最优的临时连接方式。     

钢桁架拱桥非线性稳定性分析

在经典地考虑材料和几何非线性的稳定理论上,采用通用有限元分析软件SAP2000分析了一座钢桁架拱桥,计算结果表明,几何非线性对其稳定性影响很大,同时材料非线性也不可忽视。     

板桁组合结构纵向力分配的研究

根据下弦杆和桥面系的变形协调条件，推导了钢桁结合梁第一系统纵梁轴力与下弦杆轴力比值的公式。并取算例进行了计算，结果与试验结果和有限元结果都基本吻合，证明了公式的可靠性。     

基于地震作用下连续钢桁梁桥动力响应分析

研究了某铁路连续钢桁梁桥在7级近源地震作用下桥梁跨中节点的动力响应,经有限元模拟计算,验证了该桥具有良好的抗震性能,以保证该连续钢桁架桥结构安全.     

钢桁架桥静力分析及地震荷载响应分析

在有限元分析软件ANSYS环境下,对建立的有限元模型某钢桁架桥的桥体在静力的作用下进行节点的位移分析。同时,在该桥体侧向施加地震谱,分析该结构的地震荷载响应,并得出一些结论。     

大型钢桁架临时支撑体系的数值模拟研究

采用美国大型有限元计算软件SAP2000,建立三维模型,对某博物馆工程大型钢桁架施工过程中的临时支撑体系进行了数值模拟分析,计算了几种不同荷载组合工况,得到了支撑架的应力、应变分布规律。     

空间钢管桁架皮带廊设计与优化

介绍了空间管桁架作为架空皮带的承重体系,受力合理,节省用料的特点,通过计算研究实际工程中空间钢管桁架皮带廊结构体系,分析了其受力性能,并给出合理优化杆件截面设计建议,同时研究了相同外部条件下,不同跨度钢管桁架的用钢量,比较出优化跨度,为实际工程应用提供参考。     

内置钢构架型钢混凝土转换深梁传力机理试验研究

结合深梁的"拉杆-拱"传力机理,提出新型内置钢构架型钢混凝土深梁,将钢构架的各部分杆件分别用于传力机构中的拉杆和压杆中,并对一榀普通钢筋混凝土转换深梁、三榀内置钢构架型钢混凝土转换深梁模型进行试验研究,分析这种新型转换深梁在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究深梁在受力过程中的钢筋和钢构架的应变变化特点、传力机理。试验表明内置钢构架型钢混凝土深梁具有承载力高、刚度大、延性好等优点。相同参数条件下,内置钢构架型钢混凝土深梁承载力比普通钢筋混凝土深梁提高30%～40%,抗剪承载力提高幅度尤为显著,刚度提高30%～50%。内置钢构架型钢混凝土转换深梁充分利用了深梁的拉杆拱传力机理,设置钢构架实现以最短、最直接的传力路线和传力方式传递上部荷载。偏于安全估算,钢构架能承担20%深梁总荷载。