基于荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型的研究

以浙江省长兴县上莘大桥为对象,采用一般方法建立桥梁分析的初始有限元计算模型,根据桥梁交工验收荷载试验采集的静、动载试验数据,通过建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数对初始有限元模型进行修正,得到能够反映桥梁结构真实状况的基准有限元模型.修正后基准有限元模型计算结果与不同静载试验工况下实测数值、动载试验工况下实测振动频率、模态等响应结果进行了对比,结果表明:利用桥梁荷载试验实测数据对桥梁有限元计算模型修正后,有限元计算模型计算结果与荷载试验实测响应结果均能保持一致,利用荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型是可行的.     

大跨径悬索桥动载试验研究

为检验在役大跨径悬索桥结构的动力性能,对主跨128 m地锚式悬索桥进行动力试验。测试其自振频率、振型和阻尼比;激振试验中,测试桥跨结构在汽车以不同速度通过桥跨和在桥上特定位置跳车时桥跨结构的动应变、动位移、振幅以及加速度等动力响应,计算得出冲击系数。并将实测结果与有限元结果进行对比分析。结果表明,该悬索桥具有较好的竖向刚度、横向刚度;汽车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用但并不明显,有障碍行车舒适度较差。     

在役混凝土拱桥承载能力的鉴定与评估

为检验在役混凝土拱桥的承载能力与动力特性,对某净跨为134．7m的拱桥进行荷栽试验。测试结构静态的应变、桥面挠度、拱肋挠度、吊索变形、吊索索力等结构静力反应。同时,测试了结构自振频率、动挠度及加速度等结构动力反应,根据动挠度计算得出冲击系数。将实测值与理论值进行对比分析。结果表明,应变校验系数在0．7～1．0之间,实测的挠度、吊索索力、频率及冲击系数均小于理论值,说明桥梁具有较好承载力和整体竖向刚度较好。试验方法与分析结果为今后评估与鉴定同类型桥梁提供理论依据和技术参考。     

CNP1000安全壳1∶10模型的模态分析

对CNP1000安全壳1:10模型进行了在力锤激励下的试验模态分析,并采用ANSYS软件对结构进行有限元计算模态分析,实测结果与有限元计算结果吻合较好。结构前3阶振型分别为两个正交水平方向的平动和扭转振动,4~9阶振型为筒体局部振动。研究结果有助于认识安全壳结构的动力特性。     

CNP1000安全壳1：10模型的模态分析

对CNP1000安全壳1：10模型进行了在力锤激励下的试验模态分析，并采用ANSYS软件对结构进行有限元计算模态分析，实测结果与有限元计算结果吻合较好。结构前3阶振型分别为两个正交水平方向的平动和扭转振动，4-9阶振型为筒体局部振动。研究结果有助于认识安全壳结构的动力特性。     

装配式简支T梁桥静动载试验与评定研究

为了完善装配式预应力混凝土T梁桥性能检测评定方法,基于某公路简支T梁桥开展了单梁静载试验、全桥静动载试验以及有限元仿真分析。基于静载试验分别获得了单梁以及全桥各控制截面的应变与挠度校验系数,基于环境脉动数据识别得到了桥梁的自振频率与振型,并分别和有限元结果进行对比分析,基于跳车激励试验数据获得的自由衰减振动数据识别得到桥梁结构的阻尼比。研究表明:单梁与全桥控制截面实测应变值、挠度值均小于相应理论计算值;静载试验荷载效率相同条件下,全桥(成桥阶段)的挠度校验系数小于相应单梁;综合桥梁挠度横向分布系数和竖向振型能更全面地评估装配式T梁桥横向受力性能;相对基于环境脉动试验的半功率带宽法,基于跳车激振试验的自由衰减振动法可更为准确地识别桥梁的阻尼比。     

大跨径独塔斜拉桥成桥5年实桥试验对比分析

为了对某大跨径独塔混凝土斜拉桥的实际承载能力和健康状况进行分析与评价,在2008年和2013年进行了外观检查和荷载试验。通过有限元模型分析、外观检查、斜拉索索力测试和荷载试验,对测试结果和试验数据进行对比,对桥梁的实际承载能力进行分析,并对桥梁健康状况的变化进行总结。结果表明:海洋气候会造成钢结构腐蚀,海水的潮汐作用会对桥梁下部结构特别是基础和墩台造成明显影响。全桥斜拉索索力值没有出现太大的变化。荷载作用下主梁的挠度规律与理论计算基本一致;实测主梁的挠度小于规范规定的限值;应变、挠度和主塔偏位校验系数均满足规范的限值要求。与2008年实测频率相比,2013年大桥的实测频率未发生明显改变;与理论结果相比,实测振型与理论计算结果一致,实测频率略大于理论计算结果,说明荷载试验的理论计算准确,桥梁整体动力性能良好。     

基于全量补偿算法的结构损伤识别

频率和振型是反应结构动力特性的主要模态参数,文中对损伤结构的频率和振型进行了研究。通过实测损伤结构的频率和振型,利用矩阵理论修正理论有限元模型,使之与实测损伤结构的频率和振型一致;将修正的理论有限元模型表达成单元刚度矩阵与损伤因子的线性组合,把损伤识别问题转化为组合系数的识别问题。给定损伤因子的合理取值范围,用优化方法求解损伤因子。通过对十跨桁架结构的数值仿真,仅用结构的前5阶频率和振型就能很好的识别结构的损伤,且该方法不需要对实测振型进行归一化处理,具有较强的实用性。     

钢管混凝土柱框架结构动力特性试验与有限元分析

为了解钢管混凝土柱框架结构动力特性,设计制作了一榀单跨、两开间、8层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型,采用单输入单输出(SISO)方法进行动力特性试验,得到固有频率、振型和阻尼比等结构动力特性参数.同时,采用大型有限元软件ANSYS8.1进行数值计算,得到结构的振型和频率.将试验结果与有限元分析结果进行对比,二者符合较好,此项研究为钢管混凝土框架结构的抗震设计提供了重要参考依据.     

汽轮发电机组弹簧隔振基础模型试验模态分析

采用随机激励法对某电厂的大型汽轮发电机组弹簧隔振基础1∶10模型的动力特性进行了模态分析,得到了结构的自振频率和振型.运用相似理论获得了原型的动力特性,并将试验结果与ANSYS有限元软件分析结果及STARDYNE动力计算结果进行比较,比较得到试验结果与两种数模分析结果吻合较好.     

景观桥钢箱梁加固方案的设计计算及比较分析

对某景观桥进行了检测评定,提出了3种加固方案,并采用大型通用有限元软件ANSYS建立了桥梁上部结构模型以及3种加固方案的模型,其中加固方案模型建立于根据静载试验数据修正后的模型之上;利用该模型进行了设计荷载工况下的静力分析和模态分析,并根据计算结果比较了3种加固方案以及参数变化对桥梁挠度、支座区最大等效应力、极限承栽力以及动力特性的影响。结果表明：综合采用加固方案1和加固方案3是比较合理的。     

中央扣对三塔悬索桥动力特性的影响

基于ANSYS软件建立了泰州长江公路大桥的三维有限元计算模型,并采用子空间迭代法对其进行了自振特性分析,研究了在主跨跨中主缆和主梁之间设置中央扣对大跨度三塔悬索桥动力特性的影响。结果表明：中央扣的设置对第1阶竖弯振型有较大影响,对某些竖弯振型有非常大的影响,而且较明显地推迟了1阶反对称扭转振型的出现,增大了侧弯振动频率;对单跨内反对称侧弯振型的影响大于单跨内正对称侧弯振型,使得以缆索振动为主的振型推迟出现;所得结论为该桥的抗风、抗震研究提供了必要的信息和研究基础。     

部分斜拉桥力学性能分析

平顶山市湛河一桥主桥为双跨独塔单索面矮塔部分斜拉桥,为了分析该桥梁的力学性能,采用大型有限元通用软件ANSYS进行建模,主梁和塔采用空间梁单元(beam188)进行离散,拉索采用只承受拉力的空间杆单元(link10)模拟,建立了该桥梁的有限元计算模型,分别计算了桥梁的内力、自振频率和振型.计算结果表明,对于该矮塔部分斜拉桥,拉索对主梁的轴力和弯矩影响较大,主梁的刚度对桥梁整桥自振频率影响较大,该桥梁低阶振动主要表现为桥梁的整体竖向振动和横向振动.计算结果可为该桥的施工控制及使用阶段的健康检测和维护提供参考.     

基于模态分析理论的电路模块动态特性

模态分析用于确定设计中的结构及其部件的振动特性,包括结构的固有频率和振型。基于模态分析理论应用有限元软件ANSYS建立了电路模块的有限元模型,并通过模态仿真分析计算得出电路模块的固有频率及其振型。根据模态分析所得结果针对电路模块的薄弱环节进行结构调整,从而改善了电路模块的动态特性,避免了电路模块对外部激振的响应导致产共振或出现有害的振型,提高了电路模块的使用寿命和工作性能。     

香港汀九大桥自振特性测量

香港汀九大桥是一座三塔四索面的特大斜拉桥,结构新颖.为了进行更准确的抗风抗震分析,以及将来桥梁的健康检测,实验测量桥梁的自振特性是必不可少的.根据汀九大桥环境激励(主要是风)下桥振动的加速度传感器数据,利用谱分析方法来确定振型及对应的固有频率,通过半功率带宽法测得阻尼比.振型及对应的固有频率与有限元分析结果基本吻合.     

单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验

为了解桥跨结构的实际承载能力,研究其在使用荷载下的静、动力性能,针对—（112＋48）m单斜塔双索面混合主梁斜拉桥进行结构受力分析,并进行成桥的静载与动载试验。采用专用程序建立全桥的有限元模型,分析设计荷载下的桥跨结构的荷载效应及其分布。根据桥跨结构的受力特性,针对主跨钢箱梁及边跨混凝土梁以及塔的最不利弯矩截面进行静载试验,测试对应梁体、塔的应力以及梁体、塔顶的位移,并进行斜拉索的索力测试。静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下主跨钢箱梁,边跨混凝土梁及塔的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构具有良好的结构强度与刚度。同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验,动力试验表明桥跨结构动力特性良好。     

津保铁路矮塔斜拉桥的动力特性

以津保铁路矮塔斜拉桥为例,应用大型有限元软件Midas／Civil对该桥建立全桥模型,采用子空间迭代法对其进行动力分析,得出该桥的自振频率和振型,并讨论了边界条件对其动力特性的影响．计算结果表明：设置辅助墩能明显提高结构的整体刚度,并对结构的自振频率和振型有较大影响．研究结果可为同类型矮塔斜拉桥的设计和施工提供参考．     

某人行天桥钢箱梁结构性能检测与分析

为确保惠工路钢箱梁人行天桥的安全运营,对其进行检测及安全性分析,以判定该桥的实际工作状态。利用MIDAS-CIVIL软件对天桥进行建模分析,设计静载试验加载方案,包括测点布置和荷载工况,静载试验实测最大挠度值为10.73 mm,小于规范限值(L/600)。此外还对天桥进行了动载试验,实测一阶竖向自振频率为3.601 Hz,符合设计规范要求竖向自振频率不得小于3 Hz的相关规定。试验桥跨结构的承载能力满足设计荷载(人群荷载:4.2 kN/m2)作用下的正常使用要求。     

高速主轴部件动态设计与动态模拟的研究

本文研究了高速主轴部件的固有频率及其主振型计算机算法,建立了双支承及三支承主轴部件的传递矩阵、集中质量和均匀质量的有限元计算模型,编制了通用计算机程序。计算机实验结果表明,随着模型离散化程度的增加,计算时间的增长速度很快。为了满足工程应用精度的要求,模型离散化程度勿须很大,从而可大大节省计算时间。在三种计算方法中,传递矩阵法的计算时间大大超过有限元法,而集中质量有限元法的计算时间最少。文章还对现有国内外文献中推荐的计算轴的临界转速的公式进行了研究,并通过实例比较了该公式与用有限元法进行计算的结果,指出了这些计算公式的局限性,利用作者编制的程序,可以迅速而精确地绘制各阶主振型和主轴前端的动柔度曲线,并在彩色显示器上对主轴部件的主振型进行了动态模拟,获得了满意的结果。