铁路连续钢桁梁桥振动仿真分析

为了求解车桥系统振动方程中随时间变化的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,采用将列车-桥梁作为一个整体系统,用能量法导出了车桥系统的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵.用此方法对某连续钢桁梁桥的振动响应进行了仿真分析,并计算了某简支钢桁梁桥的横向振动,与实测值的波形图接近,证明该方法正确可靠.     

桁段有限元法分析钢桁梁桥振动

将列车-钢桁梁桥作为整体振动系统,钢桁梁桥采用桁段有限元法离散,列车采用具有23个自由度的二系弹簧车辆空间振动模型,得到系统振动的矩阵方程.以桥上实测蛇形波作为激振源,分别计算了旅客列车以80、100和120 km/h,货物列车以60和80 km/h车速通过某连续梁桥时车桥系统的振动响应,与传统有限元法相比,桁段有限元法能更好地处理钢桁梁桥中的桥门架单元.对某3×64 m连续梁桥的车桥振动进行分析表明,其Sperling指标、脱轨系数和减载率均在安全行车范围内,行车安全有保障,舒适度和车辆平稳性指标均达合格以上.     

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.     

车-桥耦合系统MTMD振动控制参数研究

建立了车-桥耦合系统的连续梁模型,对车-桥耦合系统的多重调谐质量阻尼器(MTMD)振动控制进行了研究.结合实例分析模态数对仿真计算的影响,给出了仿真计算应考虑的模态数取值,在保证计算精度的基础上大大减少了计算的工作量.考虑到目前新型高速铁路桥梁抗扭刚度较小,对高速铁路桥的扭转振动影响进行研究,结果表明扭转振动在高速列车作用下对桥梁有较大影响.最后,对MT-MD的布置方式及参数设计进行了改进.     

柔性航天器的模态综合-混合坐标动力学建模

针对由中心体和柔性附件组成的柔性航天器，采用混合坐标法，通过伪坐标形式的拉格朗日方程，建立了全柔性航天器的混合坐标动力学方程。建模中采用模态综合理论的方法，由航天器结构的弹性正则模态和静变形模态组成的模态集表示结构变形，以便更有效的将结构变形的影响引入到航天器的动力学模型中。文中用由盒形中心体和两帆板组成的假想航天器系统为例，以此系统的有限元动力学模型为基准，比较了采用弹性正则模态和静变形模态的模态综合建模和单纯采用弹性正则模态的常规建模时得到的系统特征频率，表明引入了静变形模态以后，所得到的动力学模型能更好反映柔性航天器的动力学特性。     

公轨两用悬索桥风-车-桥耦合振动研究

以重庆市几江长江大桥为例,对公轨两用悬索桥风-车-桥耦合振动进行了研究。首先,应用弹性系统总势能不变的原理与"对号入座"的矩阵形成方法,分别建立了车辆、悬索桥与车-桥系统耦合振动的动力学方程。然后,对大桥桥址处的风速场进行了数值仿真,并利用风洞的数值模拟技术获得了列车、大桥主梁及列车-桥梁系统的三分力系数。在此基础上,计算和分析了几江长江大桥的风-车-桥耦合系统的振动响应。研究表明,当桥址处风速不大于25m/s时,列车的安全性和舒适性均满足我国列车在强风下运行管制的规程和标准,也说明了在该桥梁的设计中强风不会成为控制性的指标。     

丰准线黄河大桥悬拼过程中动力的分析

本文建立了钢桁染桥的平面桁架计算模型与空间刚架计算模型，运用子空间迭代法求得坚向，横向基本周期，以丰准线黄河大桥为例提出了预测钢桁梁桥悬拼过程中人体对振动感觉的分析方法，这一方面可用于评价，改进钢桁梁桥的悬拼方案，指导安全施工。     

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.     

用RITZ向量直接叠加法计算楼板振动和层间影响及在微型机上的实现

本文研究RITZ向量直接叠加法在用模态综合法和直接有限元法计算多层厂房楼板振动及层间影响中的应用.提出了在模态综合法中激发力的给定和模态数目选取的建议.减少约束模态2/3.所编直接有限元RITZ向量直接叠加法计算激振层楼板振动的程序可在微机IBM上实现.     

某大跨拱桥车桥耦合振动及行人舒适度分析

以某大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥为研究对象,采用车桥耦合振动计算软件VBC,对桥梁结构在车辆作用下的动力响应情况进行分析,并对桥上行人舒适度做出评价。结果表明,密集流作用下桥梁振动最剧烈,拥挤流作用下桥梁振动响应次之,阻塞流作用下桥梁振动响应最小;自由流作用下该桥振动响应峰值存在明显间隔,且峰值响应较大,表明该桥对车致振动敏感,该桥人行道上行人舒适度评价结果为没有不舒适。     

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．     

敞开式桁架组合简支梁桥结构车辆荷载下振动响应分析

以某敞开式桁架组合简支梁桥结构为工程背景,基于车桥耦合振动分析理论,采用一种简化的车桥耦合振动分析方法,对该公路桥进行车辆荷载作用下的振动响应分析。分析研究了四种行车方式、六种行驶车速下组合桁架梁桥的振动响应。分析结果表明,该桥梁的各项动力指标满足设计安全要求。分析方法可为类似敞开式桁架组合简支梁桥结构设计提供参考。     

压弯耦合效应下自锚式悬索桥自由振动研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分厚理,考虑了加劲梁的压弯耦合和剪切应变能的影响,建立了三跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了自锚式悬索桥的竖向挠曲振动、横向挠曲振动和纵向振动的基础微分方程,忽略非线性项的影响,进而得到线性振动微分方程．以一座拟建的自锚式混凝土悬索桥为例,求出了竖向振动方程自振频率的解析解,并与数值解作了比较,证明了这一理论和方法为自锚式悬索桥的固有振动特性分析能提供可靠的依据。     

钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

为研究钢腹杆PC组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁抗弯性能的影响;提出了钢腹杆PC组合梁截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。研究结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载对组合梁变形与应力的影响较大,且变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩的计算方法具有较高的精度。     

悬索桥桁架加劲梁动力等效成等截面欧拉梁方法

针对悬索桥桁架加劲梁在数值计算、模型设计中简化问题,基于单独桁架加劲梁动力特性分析结果,以竖弯、侧弯、扭转基频相等为原则,推导并给出了不同边界条件（悬臂和两端固结）对应等截面欧拉梁等效质量惯性矩,等效抗弯刚度和等效抗扭刚度简化计算公式,然后将该计算式应用于某主跨576 m板桁结合梁悬索桥加劲梁等效分析. 结果表明:基于动力特性等效方法非常简单有效;所有基于欧拉梁的等效方法均存在无法考虑桁架梁抗剪性能的缺点,越长的桁架加劲梁越接近纯弯欧拉梁,悬臂边界的桁架梁比两端固结的桁架梁更接近欧拉梁,在等效悬索桥桁架加劲梁时应选用尽量长的精细化桁架梁段和悬臂式的约束边界条件.     

基于弹簧阻尼器的风机桥架的减振设计

针对空冷电厂风机运行时引起的风机桥架振动问题,运用ANSYS有限元分析软件,对由钢桁架和钢筋混凝土框架组成的风机桥架系统进行减振设计.通过在支撑板与风机桥架之间设置弹簧阻尼器,致使风机桥架各测点的振动大幅下降,很多地方的减幅可达90%.实验结果显示,在支撑板与风机桥架之间设置弹簧阻尼器减振效果明显,这为合理设计风机桥架提供了依据.     

连续梁与行驶车辆耦合振动分析

为了分析公路桥梁与车辆之间的相互作用,提出了四自由度1/2车辆模型相对于不平整桥面耦合振动分析方法.根据GB/T 7031-1986建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式,求得了不同等级桥面的不平度值,并作为1/2车辆垂向动力学模型的输入激励,基于数值仿真分析,分别对不同等级桥面的连续梁桥进行了控制截面的挠度动力响应计算,得到了相应挠度冲击系数随桥面等级及车速变化规律.结果表明:桥梁挠度冲击系数随车速增加呈先增大后减小趋势;随着公路桥面等级变差,冲击系数呈非线性增大,桥面等级及车速是影响车辆动力作用的显著因素.     

曲线连续梁桥在车辆制动作用下的动力响应

以某一匝道公路曲线连续箱梁桥为例,分析了该类桥梁的空间车桥耦合振动问题。用ANSYS软件模拟梁桥,选用典型的三轴空间车辆模型,采用模态综合法编制公路曲线车桥耦合振动响应MATLAB程序,获得了车辆制动作用下曲线连续梁桥的动力响应及冲击系数,研究了初速度、制动位置、制动力上升时间、桥面平整度等参数对冲击系数的影响。结果表明：车辆制动时,主梁最大挠度、挠度和内力冲击系数没有随初速度的增大而单调递增或递减,但均明显大于车辆以相同初速度匀速行驶时的结果,且可能超过规范值。在桥前半跨内制动时,挠度和跨中剪力冲击系数大于在后半跨度内制动情况,同时,当车辆制动位置大于半跨且越靠近支点时,车辆制动时挠度和内力冲击系数越接近匀速时的结果。随着曲率半径的增大,桥梁的挠度、弯矩和扭矩冲击系数逐渐减小,而剪力冲击系数逐渐增大;弯桥的挠度、弯矩和扭矩冲击系数大于直线桥结果,紧急制动易于加剧桥梁的振动。