板梁桥上移动荷载识别

用正交异性理论分析桥梁结构桥梁振动，用模态叠加法和最小二乘法将正交异板的挠度减应变变换为板的模态位移，采用差分方法得以板的模态速度和加速度，由板的模态座标方程和最小二乘法识别板上移动荷载。     

爆炸荷载作用下复合材料加筋板的动力响应

为了减轻抗爆结构质量,采用玻璃纤维增强聚合物基复合材料（SMC）与碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）预浸料,通过数值模拟和等效计算理论,对传统加筋抗爆板结构进行轻质高强设计。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件进行分析,发现在爆炸荷载作用下加筋板的运动以弹性运动为主,该种复合材料具有较好的抗爆性能。对复合材料加筋板结构进行参数化分析,发现在爆炸荷载作用下横筋对加筋板结构最大位移值影响最大,纵筋和面板对加筋板的影响依次减小。结合刚度折算方法,建立了爆炸荷载作用下正交异性加筋板结构动力响应分析理论。利用该理论计算得到板结构在爆炸荷载作用下的最大位移,与数值模拟对比发现两者结果较为接近,为加筋抗爆板的设计提供了一种简化有效的计算方法。     

多肋式梁桥模态参数分解识别与试验研究

针对现役大量的多肋式钢筋混凝土板梁和T梁桥在横、纵桥向表现出的明显正交异性构造特征,将多肋梁等效成比拟正交异性板,应用动力分析有限条方法,建立起系统自由振动数值模型,从而实现整桥模态参数向单肋梁的分解和识别。根据模型试验桥从完整到破坏不同荷载等级作用下室内动力试验成果,选取能够反映钢筋混凝土梁振动响应特性的截面等效动刚度作为目标参数进行预测。通过对结果规律对比分析,验证了本方法在该类桥梁结构检测评估中应用的可行性和高效性。     

正交异性板钢桥面的设计计算

本文对正交异性板钢桥面的合理设计计算进行探讨。（１）研究分析国内外桥梁中正交异性板钢桥面设计的计算；（２）结合我国桥梁荷载轴重及其加载原则，应用有限条方法，建立适当的位移函数，把荷载用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数表示，求解其恒载和活载效应；（３）将有限条方法对悬索桥正交异性板钢桥面进行计算分析的结果与Ｐｅｌｉｋａｎ－Ｅｓｓｌｉｎｇｅｒ方法计算结果进行了比较。     

正交异性矩形板非线性的固有热振动

采用改进的L-P法及伽辽金原理研究正交异性矩形板非线性的固有热振动，并讨论分析了温度、长宽比等因素对正交异性矩形板非线性固有热振动频率的影响。     

移动车辆作用下大跨度悬索桥梁端纵向位移机理

为研究大跨度悬索桥在车辆荷载作用下梁端纵向位移的产生机理。基于挠度理论分析了悬索桥在非对称竖向荷载作用下的变形特征,推导了移动荷载作用下悬索桥梁端纵向运动方程和共振速度,并采用等效纵向荷载研究移动荷载作用下悬索桥纵向位移响应规律。以一大跨度悬索桥为实例,研究了移动竖向荷载作用下的悬索桥梁端纵向位移的规律及影响。结果表明:在移动荷载作用下,主梁发生以等效纵向扰动频率为主的纵向受迫振动,当移动速度较小时主要表现为拟静态效应,随移动速度增大动态效应增强;结构阻尼、阻尼器及支座摩阻力均对纵向位移有抑制作用,支座摩阻力对梁端位移的影响不可忽略;中央扣的设置能有效降低移动车辆作用下的梁端纵向累积位移,但梁端纵向位移对中央扣的数量及自身刚度的敏感度不高。最后对矮寨大桥实测梁端位移的纵向位移响应的频谱进行了分析,与数值分析结果基本一致。     

四边固支铝基蜂窝夹层板弯曲自由振动分析

基于经典叠层板理论, 将铝基蜂窝芯层等效为一正交异性层, 等效弹性参数由修正后的Gibson公式得出, 对四边固支薄蜂窝夹层板弯曲振动的固有频率进行了理论推导, 研究了蜂窝夹层板厚度、 芯层板厚度对蜂窝夹层板固有频率的影响。同时利用有限元软件计算了相应参数下的固有频率。计算结果表明, 经典叠层板理论可以较准确的计算四边固支蜂窝夹层板的固有频率。      

基于BP神经网络的桥上移动荷载分阶段识别方法

移动荷载识别可作为桥梁损伤机理研究的基础,同时为交通规划提供可靠的车载信息。提出了一种基于BP神经网络的桥上移动荷载的分阶段识别新方法。建立了桥梁有限元模型和2自由度5参数车辆模型,模拟生成了神经网络训练样本。采用分阶段识别技术,分步识别了桥上车辆的位置、速度和荷载。在神经网络设计中,利用正交设计法选择训练样本集,采用正则化方法对误差性能函数进行修正,并采用遗传算法对初始权进行了优化。数值仿真了一简支梁桥的移动车辆荷载识别,并通过模型试验进行了验证。结果表明:所提出的方法能够在线、实时地识别桥上移动车辆荷载,识别精度高、收敛速度快,且具有较强的鲁棒性和抗噪能力。     

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究EI北大核心CSCD

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。     

移动荷载作用时连续配筋混凝土路面的动态响应

采用Ｗｉｎｋｌｅｒ地基模型,根据正交各向异性板理论和行波法,对连续配筋混凝土路面在移动荷载作用下的响应进行了分析,得到了路面的动态位移、内力和应力的解析表达式。给出了数值算例。并且讨论了移动荷载速度、地基模量对动态响应的影响。     

多个移动车辆作用下简支梁的动力响应分析

将简支梁桥简化为欧拉-伯努利梁模型,考虑四自由度车辆移动系统与结构表面接触处不平顺产生的随机激励,建立了多个移动车辆振动系统与梁的耦合动力效应模型。在数值算例中,计算了不同模态截断阶数情况下由动力效应产生的挠曲线;讨论了移动速度变化时,在梁上作用不同荷载组合情况下冲击系数的变化规律;并讨论了跨径变化时冲击系数的变化规律;最后比较了在不同等级平整度情况下梁的动弯矩、动剪力的结果。     

带弹性支撑多跨连续梁桥的车桥耦合演变随机振动

以中间带弹性支撑连续梁桥为研究对象,车辆简化为两自由度车辆移动系统,桥面不平度功率谱密度作为输入,建立了车-弹性支撑连续梁桥的耦合力学分析模型。采用转换矩阵法获取连续梁桥的模态函数,结合状态空间理论和演变随机过程一般理论,给出了整个耦合系统演变随机响应的分析方法,并结合数值算列,探讨了跨中支座条件、桥梁截面抗弯刚度、弹性支撑位置、车辆运行速度及桥面平整度对车桥耦合系统随机响应的影响。     

车轨桥中高频耦合振动分析的功率流方法及模型

轮轨滚动激励引起的桥梁振动响应和输入功率是计算桥梁结构辐射噪声的重要参数。时域车轨桥耦合振动分析常用于低频振动分析,但在中高频分析时效率较低。为此,提出一种基于力法原理的频域功率流方法解决这一问题。采用无限长Euler梁或Timoshenko梁建立钢轨部件,采用无限大Kirchhoff板、Mindlin板或有限元模型建立桥梁部件,采用弹簧元件模拟钢轨与桥梁之间的连接扣件,并以弹簧力为未知量建立力法基本方程。对比计算了不同轨桥模型对U梁和箱梁桥振动功率的影响。结果表明:U梁桥面板的剪切效应对桥梁振动功率计算结果影响很大,采用传统的无限大Kirchhoff板模型将导致功率级计算误差达到15 dB,而采用Mindlin板模型可获得良好的计算精度与效率。相对于箱梁实体有限元模型而言,采用Mindlin板模型的误差仍然较大。     

预应力混凝土曲线桥极限承载能力分析

针对梁段法难以客观分析预应力混凝土(P.C.)曲线桥梁极限承载能力的问题,提出采用实体退化单元的三维分析方法。基于经典的三维实体等参元和梁、板壳等理论,提出了新型实体退化单元,建立了用于钢筋模拟的三维弥散模型,从几何非线性、材料非线性及求解方法等三个方面对极限承载能力分析的具体实现方式进行了讨论。用一试验结果对该方法进行了验证,并将其用于四跨P.C.曲线梁桥,从破坏型式、应力变化及变形发展等方面对结构极限状态进行了分析。结果表明:该方法通用、可靠,应用于实桥是可行的,为更深入了解P.C.曲线梁桥极限状态性能提供了新的方法。     

Arrays of dynamic circular loads moving on an infinite plate

Steady‐state dynamic responses of a Kirchhoff plate resting on a viscoelastic Winkler foundation subject to arrays of moving constant and harmonic loads with uniform circular distribution is studied in this paper using Fourier transform and generalized Duhamel's integral. A computational schema is constructed based on a two‐fold fast Fourier transform in a moving co‐ordinate system. Numerical case studies using a single moving load as well as four moving loads mimicking four wheel‐loads of a moving vehicle are conducted. Parameters of the plate are typical values of structural and material properties of highway pavements. Displacement responses of the plate to these five loading speeds seem to be very close to each other, though the vertical velocity and acceleration responses show considerable differences. The effect of load frequency on amplitude of response of plate is insignificant for parameters used in this study. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Numerical simulations of cracked plate using XIGA under different loads and boundary conditions

This article deals with the numerical simulation of cracked plate using extended isogeometric analysis (XIGA) under different loads and boundary conditions. The plate formulation is done using first-order shear deformation theory. The crack faces are modeled by the Heaviside function, whereas the singularity in stress field at the crack tip is modeled by crack tip enrichment functions. The stress intensity factors for the cracked plate are numerically computed using a domain-based interaction integral. The results obtained by XIGA for the center and edge crack plate are compared with extended finite element method and/or literature results for different types of loads and boundary conditions.     

斜拉桥桥塔钢-混凝土结合段传力机理试验研究

绵阳城南新区一号桥斜拉桥采用钢-混凝土组合索塔,上钢塔与下混凝土塔之间的内力传递主要是通过承压板、PBL剪力键实现。介绍了钢-混凝土组合索塔在斜拉桥中的应用,分析主塔钢混结合段的受力及构造特点的基础上,采用1∶3缩尺比例,按照几何条件、物理条件以及边界条件相似原则对结合段进行了模型试验。考虑承载能力极限状态荷载组合对试验模型进行加载,测试了试验模型的控制断面和控制构件的应力、变形随加载历程的变化形态,得到了结合段的应力状态、钢与混凝土的相对滑移等性能参数;将模型试验与有限元分析相结合,分析了结合段的传力机理及传力性能,得到结合段PBL剪力键及承压板荷载分配关系。     

两端简支曲线梁面内位移精确解

应用虚功原理和曲线结构热胀变形规律,建立了在集中荷载和变温作用下两端简支曲线梁面内位移解析表达式。当曲率半径趋近于无穷大时,得到相应的直梁解,并与曲线梁有限元结果吻合较好,从而证明了该文解答的正确性。将单跨梁解答应用于多跨曲线桥的求解中,得出在变温和桥墩顶部摩擦力共同作用下多跨曲线桥面内位移解析解。建立实际曲线桥有限元仿真模型,通过仿真分析结果与解析解比较,说明了该文理论具有较好的工程应用性,可作为曲线桥结构研究和设计的理论依据。     

浮桥大位移理论计算方法研究及与动态测试结果的比较分析

为了研究浮桥在重载通过时的大位移变形,把浮桥简化成弹性基础梁,对浮桥在荷载作用下的动力响应进行了建模和计算。对浮桥在静态下的位移、单荷载和2车车队下的动态响应进行了计算,并与相应条件下的动态测试结果进行了比较分析。通过计算与试验的对比分析得出:利用弹性基础梁的理论计算结果,可以满足工程的精度要求,而且计算简便易行,能快速计算各个工况下浮桥的动力响应和位移大小。     

Vibration of arch bridges due to moving loads and vertical ground motions

Abstract

This paper is focused on the vibration in a two‐hinged arch bridge subjected to the combined action of moving loads and vertical ground excitations. The arch bridge is modeled as a flat‐rise parabolic arch with constant sectional properties along the horizontal axis of span, and the train loadings over it as a sequence of identical lumped loads with constant intervals. To investigate such a dynamic problem, a single span bridge with non‐homogeneous time‐dependent boundary conditions, the quasi‐static decomposition method is employed to decompose the deflection response of the arch into quasi‐static deflection and the dynamic component of deformation. Then one can analytically derive the closed form solution of quasi‐static deflection for the arch bridge shaken by vertical support excitations. Throughout the parameter studies, the present results indicate that the maximum acceleration response on the arch bridge relates to: (1) the vibration mode that has been excited, (2) the time lag until moving loads begin to enter the bridge during the acting time of earthquakes, and (3) the rise to span ratio of the arch.