曲线箱梁桥列车-桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车-桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上，采用26个自由度的列车空间振动模型，以空间曲梁单元模拟桥梁结构，建立了曲线箱梁桥列车-桥梁时变系统空间振动分析模型，分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源，计算了列车以不同车速通过洛湛铁路曲线箱梁桥的空间振动响应，所得结果可供设计参考。     

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。     

混凝土连续曲线箱梁桥在多车荷载作用下的冲击效应分析

针对多跨连续曲线梁的车桥耦合振动问题,分别采用三梁式模型和12自由度的车辆模型对桥梁和车辆进行模拟,通过快速傅立叶逆变换采用三角级数方法模拟了桥面不平度及其速度项,考虑桥梁结构阻尼的影响,采用基于ANSYS的分离迭代算法研究了多个车辆荷载共同作用下连续曲线箱梁桥不同控制截面位置的内力和挠度响应的主要差异及其随车速的变化规律。研究表明：横向加载车道数对支点扭矩、跨中扭矩、支点弯矩和墩顶截面弯矩的最大动力放大系数有很大影响, 而对主梁的竖向挠度和墩柱的轴力最大动力放大系数影响很小;纵向加载车辆数对桥梁的冲击效应有很大影响;桥梁的动力放大系数随车头间距增大显著提高而最大效应则大大减小。研究结果可为多跨连续曲线箱梁桥的设计提供参考。     

在役大跨径曲弦桁梁桥车桥耦合振动分析EI北大核心CSCD

为研究在役曲弦桁梁桥的动力性能和车桥振动响应,基于考虑跳车脱空时段的车桥耦合振动分析方法,进行在役曲弦桁梁桥车桥耦合振动分析。以122 m跨径彩虹桥为计算示例,建立桥梁有限元模型,分析桥梁动力特性,并计算空间车队过桥动力响应,探讨车速、车辆数量、车队分布及路面不平度等因素对在役曲弦桁梁桥动力响应的影响。结果表明:桥面系竖向刚度相对较弱,桥面局部振动易被激发;桥面竖向振动及各动力响应随着汽车数量、布载车道数量增加而显著增大;桥梁下弦跨中位移冲击系数超过规范设计值,桥面振动程度较大;车辆中、后轮易发生跳车,路面等级越高,发生脱空次数越多,在路面等级良好状态下汽车也会出现跳车现象。     

刚构-连续组合桥梁冲击系数多因素灵敏度分析

为了研究影响冲击系数的显著性因素,以某刚构-连续组合桥梁为依托工程,采用三轴二分之一车辆模型,基于通用程序建立了车桥耦合振动有限元分析模型,考虑了车桥频率比、桥面不平整度、车体质量、车辆阻尼比、行车速度、车辆行驶方式、桥梁刚度、桥跨布置和下部结构计算模式等9个影响因素,通过正交试验表研究了该桥在诸因素下结构控制截面的挠度（位移）、弯矩冲击系数,并开展了冲击系数的敏感性因素分析。结果表明,现有规范计算此类桥梁的冲击系数值偏小;车桥频率比、桥面不平度及车辆行驶速度是影响该类桥梁冲击系数的敏感性因素,研究成果为将冲击系数定义为多因素的函数表达式指明了方向     

波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体动力冲击系数的计算分析

为合理分析和计算波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体的动力冲击系数,分别建立了波形钢腹板PC箱梁桥和车辆结构的振动方程,并根据车轮与桥面的接触关系形成两者耦合振动的动力方程。采用MATLAB和ANSYS软件分别建立了三维的车辆模型和波形钢腹板PC箱梁桥的有限元模型,并在考虑路面平整度随机激励的作用下,利用MATLAB软件求解了车桥耦合系统的动力方程,得到桥梁结点的位移振动响应;依据动位移与静位移的关系,计算出了波形钢腹板PC箱梁桥的局部及整体的动力冲击系数;对所求得的局部及整体动力冲击系数进行了不同车辆类型、不同车道数加载,不同行驶速度和不同路面情况下的参数分析,并与我国现行规范和美国现行AASHTO规范进行对比分析,最终提出了波形钢腹板PC简支箱梁桥局部及整体动力冲击系数的合理确定方法,所得结论可为波形钢腹板PC箱梁桥动力冲击系数的确定提供参考。     

车桥耦合数值模拟桥梁冲击系数随机变量的概率分布

把桥梁和车辆看作车桥耦合振动体系的两个分离子系统,基于ANSYS软件建立了车辆和桥梁的有限元模型。使用三角级数叠加以及离散傅里叶逆变换模拟了桥面不平度,采用分离迭代算法计算了车桥耦合系统的动力响应。通过对一简支梁桥车桥耦合振动的数值模拟,引入一种新的冲击系数计算方法,采用数理统计的方法得到桥梁冲击系数的概率分布及置信度为0.05的冲击系数。结果表明:桥面不平度对冲击效应的影响明显;使用三角级数叠加法计算路面不平度得到的冲击系数样本概率分布上服从正态分布,而离散傅里叶逆变换法获得的冲击系数样本服从极值Ⅰ型分布;离散傅里叶逆变换获得的冲击系数小于三角级数叠加法得到的,两者计算得到的冲击系数均大于规范计算数值。     

求解曲线箱梁空间振动特性的Cayley-Hamilton传递矩阵法

将传递矩阵法与Cayley-Hamilton定理相结合,以微分方程和矩阵分析理论为基础,提出了一种新的Cayley-Hamilton传递矩阵法。应用该方法,考虑曲线箱梁桥的空间弯曲、剪切、扭转、拉压、翘曲及其相互间的耦合作用,推导了曲线箱梁桥离散模型的振动空间传递矩阵。以某单跨简支曲线箱梁桥为例,采用所推导矩阵,对其进行计算机编程运算,得到该桥梁的自振频率与振型,并与有限元法计算结果相比较,二者吻合良好,表明本文方法有效。     

多个车辆荷载作用下桥梁演变随机振动分析

将桥梁简化为两端简支的欧拉-伯努利梁模型,考虑两自由度车辆移动系统,以桥面结构表面不平度功率谱密度函数作为输入,建立了多个移动车辆系统-桥的耦合力学分析模型。通过状态空间理论和演变随机过程一般理论,应用模态分析法,给出了整个车-桥耦合系统演变随机响应的求解方法,推导得到了桥梁截面位移和截面弯矩均方值响应和演变功率谱密度函数的理论公式,并结合算例分析,讨论了在不同桥梁跨度、不同桥面等级、不同车辆移动速度下桥梁跨中位移均方根值响应的变化规律。     

铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动研究

以某铁路曲线连续梁桥方案为例,讨论了大跨度铁路曲线梁桥的车桥耦合振动。在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中,建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型动力方程和曲线梁的动力模型及其动力方程;应用了一种基于激励非线性振动的数值方法算法,并在WINDOWS9X／2000／XP工作环境下利用POWERSTATION和 VISUAL C 完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果。分析中将车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统,通过迭代法进行求解,轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺,在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响。     

曲率半径对曲线箱梁桥车辆荷载作用下冲击效应的影响

针对复杂的车桥耦合振动问题,桥梁结构采用三梁式模型进行离散,首先基于ANSYS提出了简便的分离迭代解法,给出了该问题的详细推导过程和计算步骤,同时通过现场试验对所提出的方法进行了验证。通过快速傅里叶逆变换采用三角级数方法模拟了桥面不平度及其速度项,考虑车辆在曲线梁桥上的行驶偏心,分析了曲率半径和车速对曲线梁桥冲击效应的影响。结果表明:曲线梁桥的位移和内力动力放大系数大于直线梁桥的,且不同位置不同项目的内力和位移之间的动力放大系数的数值差别很大。内力和位移的动力放大系数对曲率半径的变化的敏感性各不相同,当曲率半径小于某个特征值后,动力放大系数变化很大。     

公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势

近年来,随着公路交通事业和大跨度桥梁的发展,桥梁在重载、高速公路车辆荷载作用下的振动性能与车辆行车安全控制越来越受到研究者的广泛关注。该文首先简要回顾了公路车桥耦合振动早期的实验研究和古典分析理论,然后,重点针对目前公路桥梁与车辆耦合振动研究现状中的车辆分析模型、桥梁分析模型、路面不平顺及数值计算方法等几个方面,系统归纳和总结了其主要成果;同时,指出目前公路车桥耦合振动研究工作中尚存的有待进一步完善的问题,探讨了今后的研究发展方向。     

连续曲线箱梁预应力效应分析

本文通过预应力曲梁微元体的平衡方程,将作用于微元体上的预应力以一组等效荷载来代替。然后根据薄壁曲梁空间翘曲单元的刚度矩阵和各类荷载作用下固端力计算公式［１］,应用矩阵位移法分析曲梁中的预应力效应。计算预应力损失时,考虑了反向摩擦影响。结合某工程实例计算了由预应力引起的结构内力和变形。     

中下承式拱桥吊杆应力冲击系数不均匀性研究

为研究中下承式拱桥在公路车辆作用下的吊杆冲击系数不均匀性问题,提出基于车桥耦合振动的公路桥梁动力响应分析方法。首先,将车辆简化为4个自由度的整车模型,根据D’Alembert原理推导了车辆振动方程,将桥梁离散为有限元模型,根据车辆与桥梁接触点处位移与力的协调条件耦合二者的振动方程;然后,采用Newmark-β算法,基于MATLAB语言编制了公路桥梁车桥耦合振动计算程序VBAP;最后,以某钢管混凝土拱桥为例,利用该方法与程序分析结构阻尼、桥上路面粗糙度、车重及车速对吊杆应力冲击系数的影响。     

薄壁箱梁桥动力特性分析的三梁式计算模型及试验研究

薄壁箱型截面广泛应用于刚架桥、大跨连续梁和连续刚构桥,此类桥梁动力分析中存在明显的弯扭耦合振动特点.基于剪力柔性梁格理论提出了能够充分考虑薄壁箱梁的自由扭转刚度、约束扭转刚度和转动惯量的三梁式计算模型,推导了模型中各主梁截面特性和质量分布的计算公式,以及横梁刚度特性的计算方法.应用该模型对一座预应力混凝土刚架桥进行动力特性分析,考虑混凝土防撞护栏的对动力特性的影响.计算结果和实体有限元模型计算结果及现场动力特性试验的实测结果吻合良好,表明该分析模型是正确可靠的,计算效率高,应用范围广.     

以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法

以润扬长江公路大桥北汊斜拉桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS和数值计算软件MATLAB研究了以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法中的一系列技术问题,包括以疲劳分析为目标的车桥耦合振动模型的建模方法和动应力分析方法、基于车桥耦合动应力的桥梁疲劳状态评估方法、不同桥梁应力分析方法的比较,以及路面不平度对桥梁疲劳状态的影响。研究结果表明,以疲劳评估为目标的桥梁车桥耦合动力分析方法能够有效地应用于大跨钢箱梁桥的疲劳状态评估,满足结构局部疲劳损伤累积仿真计算的需要。通过分别对不同应力计算方法下以及不同路面不平度下的桥梁动应力响应的对比分析,表明车辆载荷对桥梁作用的影响是局部的,对局部的桥梁疲劳累积有显著影响,在桥梁疲劳状态评估中采用车桥耦合动力分析方法能得到更为准确的结果。     

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析

进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明:虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。     

典型人字形桥梁模型试验研究与分析

为分析受力复杂的异形薄壁箱梁桥,在初等梁理论的基础上,通过增加自由度的方法,提出每个节点10个自由度的薄壁箱梁分析单元。同时从现有的人字形桥梁中抽象出一种典型的结构作为研究对象,根据相似理论建立有机玻璃模型,设置了多种支座形式及多种荷载工况下的试验测点。另外,分别建立初等空间梁格与板壳有限元模型,同时对模型的理论分析与实测结果进行比较。研究结果显示初等梁理论不能较好地反映人字形薄壁箱梁桥的受力行为,并指出板壳理论在结构整体分析时尚存在不足,验证了该文理论分析方法的正确性和简便性,为求解人字形桥梁复杂受力行为提供了一种有效的途径。     

考虑桥路面粗糙度的移动体参数识别

基于虚拟变形(VDM)方法中移动动态影响矩阵的概念,利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,系统推导和阐述了车-桥耦合系统中粗糙路面上移动体参数的识别方法。以移动体参数的修正因子为优化变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算响应的平方距离进行识别,识别精度高,对噪声鲁棒性强,且较少的传感器就能识别多个移动体参数。利用移动动态影响矩阵,每步优化中无需时时重构系统参数矩阵,计算效率高。利用一个三跨连续梁模型验证该方法的有效性,在5%的噪声影响下,利用一个传感器可以准确地识别多个移动体参数和移动荷载。此外,通过比较平坦路面与粗糙路面上的移动体参数的识别方法和结果,结合车体参数的灵敏度分析,说明了路面粗糙度、移动体参数对结构响应的影响及不同情况下参数识别中优化变量的选取原则。     

铁路简支梁桥竖向共振影响因素的分析

采用车-桥系统模型,对影响铁路简支梁桥竖向共振的各种因素进行了分析。分析结果表明:列车静轴重荷载是引起简支梁桥竖向共振现象的主要原因,而其它因素(如桥梁本身的跨度、刚度及阻尼,车辆的长度、轮对的质量、悬挂弹簧的刚度和阻尼等)对桥梁竖向共振的发生和发展也有着重要的影响。