大跨径连续梁多工况车桥耦合振动规律分析

为研究公路桥梁在各种复杂车辆行驶工况下的车桥耦合振动响应,提出基于ANSYS单一环境下的数值分析方法,通过APDL编程语言实现ANSYS环境下桥梁与车辆独立模型间的耦合关系并得到振动时程响应曲线。通过与相关参考文献对比验证该方法的正确性,并研究了一座大跨径连续梁桥在车辆同向行驶、反向行驶两种常见工况下全桥所有截面的车桥耦合的振动响应,总结挠度、弯矩冲击系数沿桥梁纵向的变化规律。结果表明,挠度(弯矩)冲击系数沿全桥各截面变化规律复杂,其数值与车速和对应截面均有密切关联,桥梁支点处易产生突变,跨内变化较光滑,中跨跨中附近出现拐点,挠度(弯矩)效应大小与冲击系数呈反比趋势,不能采用简单函数进行回归拟合。     

基于行人舒适度的大跨度飞燕式钢管拱桥设计参数研究

以某大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥结构阻尼比、吊杆数量、吊杆形式、拱肋倾角、桥面板类型、横梁刚度等主要设计参数为研究对象,采用车桥耦合振动计算软件VBC,分析了不同条件下桥梁结构振动及行人舒适度指标,得到了各种设计参数对行人舒适度的影响,可供类似工程设计参考。结果表明,拱上立柱和吊杆数量、拱肋平面倾角(设置风撑)、吊杆布置形式等设计参数对行人舒适度无明显影响;阻尼比、钢端横梁刚度、普通钢横梁刚度越大,结构振动越小;采用混凝土桥面板比采用钢桥面板结构振动小;设置风撑对人行道振动有一定抑制作用。     

多车辆一大跨连续梁桥耦合振动响应分析

为研究公路桥梁在各种复杂车辆行驶工况下的车桥耦合振动响应,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法,该方法将桥梁与车辆模型均独立建立于ANSYS环境下,其耦合作用关系通过APDL编程语言计算并将其在任意时刻施加于车辆及桥梁结构,最终得到振动的时程响应.通过参考文献验证该方法正确,并对一座大跨连续梁桥在2～8辆车以各种常见车速行驶等工况下的车桥耦合振动响应进行了分析计算,总结了挠度、弯矩冲击系数的变化规律.     

钢-混组合梁桥车桥耦合竖向振动分析

针对车桥耦合作用下钢-混组合梁桥竖向振动响应及冲击效应问题,运用ANSYS软件建立有限元模型,基于分离迭代法编写车桥耦合振动求解程序,采用Newmark-β法求得不同因素下钢-混组合梁桥边跨跨中竖向位移响应并据此评价行人舒适度.结果表明：车速变化对钢-混组合梁桥竖向振动影响较小;车重对该桥型竖向振动影响比较明显;桥面不平顺是该桥型竖向振动最重要的影响因素.重车过桥时,宜将车速限值在40～60 km/h范围内,可有效减少对桥梁的冲击,同时桥面不平顺对冲击系数有明显影响,要加强桥面养护;桥面不平顺是求得的冲击系数数值解和规范限值之间产生差异的最重要影响因素.     

双曲拱桥的车桥耦合振动试验研究

行驶汽车的轴重和速度超出设计范围给双曲拱桥的动力性能造成了很大的影响,然而这方面的研究却很少.结合1座旧双曲拱桥,进行了实地车桥耦合振动试验,得出了车速与动力系数、冲击系数之间的关系,以及车辆荷载作用下桥梁振动的规律;同时对旧桥进行了参数分析,并据此进行了裸拱状态的理论耦合振动分析,得出了一些结论,可为以后双曲拱桥的评估及加固设计提供参考.     

基于车桥耦合振动的桥梁检测方法研究

利用车桥耦合振动原理结合车桥相关参数,提出一种简捷实用的桥梁刚度健康状态快速检测方法.利用ANSYS软件及其APDL语言,编制出单一环境下的车桥耦合振动响应分析模块,并与参考文献对比验证该模块的正确性.利用该模块的批处理功能,研究了车辆以3种速度匀速行驶通过跨中刚度减弱的简支梁桥时由于车桥耦合振动引起的车辆竖向加速度峰值的二维变化曲面图.结果表明,在70km/h车速下,该曲面较平滑,对刚度降低参数变化较敏感,可通过在测试车辆上预装加速度传感器并采集车辆过桥时的竖向加速度峰值,反推桥梁刚度状态,从而快速评估桥梁的大致健康状况.     

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.     

万州长江大桥车桥耦合振动的研究

结合万州长江大桥铁路桥梁的特点．分别建立了车辆的三维离散自由度模型和桥梁的模态模型．通过轮轨作用关系建立了车桥耦合振动的动力模型．并对万州长江大桥的车桥耦合振动进行了研究．分析表明：主梁较柔的大跨度钢桁架桥梁，车辆高速行驶对其动力响应特别是横向动力响应影响显著．     

考虑车桥耦合非线性振动的冲击效应

应用哈密尔顿能量原理和欧拉—贝努利梁假设,考虑梁的几何非线性影响,推导出简支梁在四分之一车辆模型下的车桥耦合非线性振动方程.采用伽辽金法和龙格—库塔法求解方程,研究了计入几何非线性因素后车速、桥梁参数对简支梁桥冲击系数的影响,其结果为改进我国公路桥涵设计规范中冲击系数的计算提供了参考.     

有无横隔板曲线梁桥车桥耦合振动的响应分析

为研究横隔板对曲线梁桥车桥耦合振动的影响,以曲率半径250 m的三跨连续单箱双室曲线梁桥为研究对象,建立其COMSOL有限元模型和车辆移动系统模型。首先分析横隔板对曲线梁桥振型和固有频率的影响,然后利用COMSOL和MATLAB全过程分离迭代法计算程序,对C级不平度路面下有、无横隔板的曲线梁桥进行动力学响应对比研究。结果表明:横隔板可使曲线梁桥各阶固有频率变低,尤其对竖向弯曲振动的影响较为明显;动载作用下,横隔板在一定程度上能够减小各跨跨中竖向位移的冲击系数和扭转角,同时能有效降低边跨跨中应力,使曲线梁桥更加稳定。研究结果可为新建曲线梁桥的结构改进以及桥梁的维修与加固提供初步理论依据。     

大跨度曲线弯梁桥车-桥耦合振动分析

在桥梁结构设计中,需要考虑车辆动荷载的冲击作用。为计算大跨度曲线弯梁桥车致振动响应,通过在结点之间引入高阶位移插值函数,构造了形函数矩阵。基于虚功原理和动力有限元理论,推导了各个结点9个自由度的曲线箱梁空间单元刚度矩阵和质量矩阵;在推导刚度矩阵时考虑了箱梁的约束扭转和剪力滞效应,在推导质量矩阵时考虑了质心与扭心不重合。通过引入7自由度的车辆模型,建立了车-桥耦合振动方程。在MATLAB上采用Newmark-β法直接积分,求解了车辆动荷载作用下系统的振动响应,分析了车速、车重和主梁刚度对冲击系数的影响,同时采用ANSYS建立车-桥耦合非线性有限元模型。结果表明：以位移冲击系数代替弯矩冲击系数和剪力冲击系数进行截面内力设计时将会导致弯矩设计值最大增大2.89%,剪力设计值最大减小34.9%;车重对冲击系数影响很小;位移冲击系数和弯矩冲击系数均随着主梁刚度增大而减小,剪力冲击系数随着主梁刚度增大而增大。有限元分析结果与理论计算结果吻合良好。     

特重车交通荷载作用下大跨拱桥动力响应分析

为研究特重车交通荷载工况作用下大跨拱桥的动力响应特点,以河北省宣大高速公路上某大桥的动态称重系统所采集的近3年的交通数据为基础,定义并提取了特重车的交通荷载工况,进而分析了不同类型特重车交通荷载工况所占比例及每个特重车交通荷载工况车辆总质量的分布规律。利用随机车流-桥梁耦合振动分析软件计算了大跨拱桥在特重车交通荷载作用下的空间动力响应,并与新旧桥梁规范中的设计车辆荷载对应的响应进行了对比。结果表明：新规范对拱桥关键部位的设计荷载定义更为保守,实测的交通荷载工况中仅有极少数特重车交通荷载工况对应的响应超过了设计车辆荷载对应的响应;对于该大跨拱桥,新桥梁规范中的设计车辆荷载能够较充分地考虑大部分特重车交通荷载作用对桥梁结构整体受力产生的不利影响。     

大跨径人行天桥静、动载试验检测与评价分析

对长安大学人行天桥进行静、动载试验检测,基于结构损伤识别和承载力评定原理建立了桥梁的有限元数值分析模型,针对该人行天桥的结构特点、结构外观检查结果和使用现状设计了静、动载试验检测方案。对现场静、动载试验数据和数值模拟结果进行了对比,并对该类桥梁结构的承载力与安全性评估、健康检测及损伤诊断过程进行了具体的分析和介绍;对结构性能和使用状态进行了综合评价,并根据其结构损伤和病害特点进一步提出养护方案。结果表明,该桥虽受力状况复杂,但使用状况基本完好。     

大跨度拱桥地震反应分析研究现状及进展

介绍了非一致地震激励的模拟方法,对大跨度拱桥地震反应的分析方法和研究成果进行了总结和评述,并指出了现有研究中的不足。     

多车激励公路简支梁车桥耦合振动响应分析

依据D’Alembert原理和欧拉-贝努利梁假设,考虑车辆系统的动力特性,建立了公路简支梁桥在多个车辆荷载作用下的振动偏微分方程,通过运用模态叠加的离散化方法,将偏微分方程转化为变系数常微分方程。采用RungeKuntta方法求解时变系统的振动响应并使用Matlab语言编写了求解分析程序,对多车作用下的简支梁的冲击系数进行了研究,并与单车作用的结果进行比较分析。     

大跨斜拉桥在移动荷载作用下的振动控制

多重调质阻尼器(MTMD)是由多个具有不同频率、不同质量或不同阻尼的调质阻尼器构成的动力吸振器群,被广泛应用于结构的被动控制中.采用频域分析方法考虑TMD在多自由度结构中的布置,推演了具有MTMD多自由度结构振动控制振型广义坐标的频率响应方程,以一座大跨斜拉桥为例,针对结构振动的控制振型,进行了MTMD参数分析,并研究了MTMD控制下斜拉桥在移动荷载作用下的竖向振动,计算结果表明,在随机不平顺桥面条件下,MTMD能够有效减小结构在移动荷载激励下的竖向动力响应.     

大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装非线性分析

建立了大跨径拱桥吊装的空间有限元模型，采用随动坐标迭代法，计入几何非线性的影响因素,基于优化理论，建立了缆索吊装扣索力的优化数凄模型；采用前进分析方法，对大跨径钢管混凝土拱桥吊装施工过程进行分析。以某主跨368m钢管混凝土拱桥为工程算例，验证了文中方法的有效性。计算结果表明，考虑几何非线性影响后，计算得到的吊装控制点偏差值小，计算精度高。