移动荷载作用下桥头搭板动力响应分析

将桥头搭板视作粘弹性地基上四边简支的各向同性矩形板,用变分法对移动车辆荷载作用下搭板的动力响应进行了分析,并讨论了荷载的载重、荷载的横向位置、车速以及搭板的长度、宽度、厚度对板顶位移和板底最大弯拉应力的影响.     

桥头搭板结构分析

将桥头间搭板简化为具有局部脱空的Winkler地基梁，针对不同的端部支承条件，对它在移动车辆荷载作用下的受力状况进行了全面分析，绘制了几种典型搭板的最大弯矩影响线图，给出了可用于搭板设计的诺模图。     

基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准

为研究路桥过渡段差异沉降量化指标,对设搭板和不设搭板2种情况下的路桥过渡段差异沉降建立计算模型.引入动荷载系数作为行车安全性评价指标,将车辆系统简化为5自由度半车模型进行垂直振动的力学模拟,求解分析了车辆通过不同台阶高度(不设搭板情况)和不同搭板长度(设搭板情况)的路桥过渡段动荷载和动载系数的变化规律.结果表明:随着台阶高度增加,前后轮受力最大值逐渐增大,受力最小值逐渐减小;当台阶高度为5 cm时,前后轮受力的最小值已逐渐接近于0,当台阶高度为7 cm时,前后轮受力已出现负值;设置搭板后整车动荷载系数有明显减小,且随着搭板长度增加,整车动荷载系数减小.在此基础上,提出了基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准.     

铰接式桥头搭板空间有限元分析

针对桥头跳车病害,应用Ansys有限元软件,对一种新型的铰接式搭板与普通搭板进行空间有限元计算,分析两类搭板在不同荷载工况和不同地基变形模量下搭板的应力分布和变形情况.结果表明:铰接式搭板可减少由地基沉降带来的桥头跳车及搭板脱空;地基变形模量对搭板变形影响较大,地基变形模量越小的软土地基,铰接式搭板对地基变形的协调能力和对板底拉应力的改善效果越明显.     

基于搭板折断条件下车辆运行平稳性的研究

建立路桥过渡段三维模型及七自由度整车模型,分析了当搭板板中折断时不同搭板厚度、材料参数以及行车速度对车辆运行平稳性的影响,以车体垂向加速度、车轮动荷载系数以及前后轮垂向位移差作为评价指标,优化了搭板设计参数。结果表明:搭板厚度由25cm增加到50cm的过程中,车辆运行平稳性指标变化非常明显;搭板混凝土标号由C15提高到C25的过程中,车辆的平稳性稍有改善,继续提高至C80的过程中,平稳性几乎没有变化;行车速度小于12.7m/s时,前、后轮动荷载系数都能满足A级路面动荷载系数的标准。认为在道路营运5年内既能满足不劣于人体稍不舒适标准,又能满足前后轮最大动荷载系数为A级路面标准时,搭板的厚度宜取45cm及以上,混凝土标号应在C25及以上,行车速度在12.7m/s以下。     

法国规范体系下的桥头搭板结构计算分析

中国路桥企业在进行海外市场拓展时,越来越多地使用到欧美桥梁规范来进行桥梁的计算设计。详述了采用法国通用技术规范进行桥头搭板的计算方法,给出了法国汽车荷载下的搭板计算实例,并与中国规范进行了简单对比。     

冲击荷载作用下不设搭板路桥过渡段的动力响应分析

针对桥头跳车引起的冲击荷载问题,运用有限元软件,对不设搭板的路桥过渡段在冲击荷载作用下动力响应进行分析,得到不同台阶高度、车速及轴重作用下不设搭板路桥过渡段的路表弯沉、基层底拉应力以及路基顶面压应变等力学响应值。结果表明:冲击荷载作用下路表弯沉、基层底拉应力及路基顶面压应变等指标均大于静载作用下的力学响应值,路面结构设计时,应在静载作用下路面力学响应值的基础上乘以相应的动载系数。     

土工格室柔性搭板在青银高速公路的应用试验

针对桥头跳车现象,介绍了用柔性搭板处治桥头跳车的方法。通过工程实际应用及现场试验结果表明,土工格室柔性搭板能明显分散局部荷载,减小路基的沉降,同时,能较好地协调桥台和路堤的沉降差,防治桥头跳车病害的发生。     

桥头搭板设计

在桥台背后设置桥头搭板是防治桥头跳车的重要措施之一。我们对桥头搭板进行了导师研究。研究和分析的主要内容有：台后引道路堤沉降、桥头搭板尺寸、桥头搭板内力、桥头搭板配筋、桥头搭板构造及枕梁设置。     

基于整车模型的桥头路面动力荷载分析

由路桥不均匀沉降产生的桥头跳车将导致桥头路面受力显著增大和路面提前破坏。通过建立7自由度整车运动动力模型和路桥过渡段路面-桥面形状几何模型,采用Wilson-θ方法求得了车辆经过不平顺的路桥过渡段所产生振动的时程。计算结果表明,桥头跳车中汽车后轮的最大动荷载明显大于其静荷载,且其最大动荷载并不一定仅发生在桥头搭板范围内,而在下桥方向一定长度范围内。对于长度小于100 m的桥梁,桥梁长度对路面所受最大动力荷载的大小和位置均有较大影响。因此常规仅对桥头搭板进行加强的设计方案是不够的,还应根据桥梁的长度不同,对桥头一定长度范围内路面就跳车所产生的动力荷载进行深入分析。     

车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

本文首先建立了车辆荷载模型,并通过编制FORTRAN用户子程序实现了车辆荷载的移动和重复作用。采用大型有限元软件ABAQUS对简化的路桥段结构进行了三维有限元分析,计算了路桥段在车辆动荷载作用下的应力应变特性和变形规律,并分析了载重对路桥段结构的影响。结论认为:车辆荷载是导致台背填土以及地基沉降的直接原因之一,因而在路桥段结构设计中应考虑车辆动荷载的作用。     

移动荷载作用下公路隧道水泥路面结构力学分析

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,运用桥梁工程中影响线求法中移动布载方式模拟车辆荷载在路面上真实的运动情况。讨论了不同荷载速度、不同基层模量和基岩模量对轴载移动到板中时板顶最大竖向位移和板底最大拉应力的影响。通过比较动态荷载与静止荷载作用下板底拉应力值和板顶竖向位移值得出,对于公路隧道基岩强度比较大的情况,板底应力动载系数近似为0.5,路表弯沉动载系数近似为1.0。     

深埋式混凝土桥头搭板结构计算分析

传统的浅埋式桥头搭板在使用过程中常会出现板底脱空甚至断裂的问题。以深埋式桥头搭板处治结构为主要研究对象,通过有限单元法分别建立深埋式、浅埋式桥头搭板力学模型,并运用Winkler弹性地基梁理论对两种搭板结构进行对比验算。结果表明:相对于浅埋式桥头搭板结构,采用深埋式桥头搭板处治结构可以有效减小台背地基沉降、搭板挠曲变形和板底应力,增强地基刚度,从而缓解桥头跳车和桥头搭板断裂问题。     

移动荷载下粘弹地基上刚性道面板弯沉求解

文中以一种更符合机场刚性道面实际情况的力学计算模型——移动荷载作用下粘弹性地基上无限大弹性薄板系统来研究道面弯沉的求解。应用线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解系统的动力响应广义积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数。利用拉普拉斯和汉克尔变换求板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解。     

车辆荷载作用下脱空地基上CRCP板的挠度研究

基于连续配筋混凝土路面板挠度等效原则,转换了板中车辆集中荷载时的荷载作用模式。运用弹性薄板理论,推导出车辆集中荷载作用于板中时脱空的连续配筋混凝土路面板的挠度计算公式,同时运用有限元挠度计算结果对理论公式挠度计算结果进行了对比验证,两者基本吻合。     

基于Winkler理论悬臂U型路基底板分析方法

系统开展了U型路基底板竖向荷载等效方法和Winkler弹性地基梁通用解法的研究，并将其应用于U型路基底板内力及变形关键影响因素分析。结果表明:U型路基内部填土产生的底板竖向荷载应采用等效均布方法；底板上表面分布荷载通过微段集中荷载叠加方法，能够得到复杂荷载条件下的Winkler弹性地基梁通用解答，并可实现U型路基底板内力与变形的快速求解；地基系数和底板厚度是决定底板承载性能的关键因素，地基系数越大，底板不均匀变形越小，结构内力越小；底板厚度同其刚度直接相关，厚度越大，底板内力及变形的不均匀性相对越小，但内力绝对值增大。     

Simulation of vertical dynamic vehicle–track interaction using a two-dimensional slab track model

The vertical dynamic interaction between a railway vehicle and a slab track is simulated in the time domain using an extended state-space vector approach in combination with a complex-valued modal superposition technique for the linear, time-invariant and two-dimensional track model. Wheel–rail contact forces, bending moments in the concrete panel and load distributions on the supporting foundation are evaluated. Two generic slab track models including one or two layers of concrete slabs are presented. The upper layer containing the discrete slab panels is described by decoupled beams of finite length, while the lower layer is a continuous beam. Both the rail and concrete layers are modelled using Rayleigh–Timoshenko beam theory. Rail receptances for the two slab track models are compared with the receptance of a traditional ballasted track. The described procedure is demonstrated by two application examples involving: (i) the periodic response due to the rail seat passing frequency as influenced by the vehicle speed and a foundation stiffness gradient and (ii) the transient response due to a local rail irregularity (dipped welded joint).     

移动荷载下粘弹性地基上无限大板的稳态响应

针对高速交通体系引起的结构与地基振动问题，采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型，分析了运动车辆荷载作用下路面体系的动力响应。首先采用三维Fourier变换法导出了板在任意匀速运动荷载作用下的稳态挠度的一般解，然后推导了各种移动荷载作用下板挠度的二维积分解析解，包括恒常和简谐移动矩形均布荷载、线均布荷载、集中荷载，最后采用自适应数值积分算法计算了板在移动集中恒载和移动矩形均布恒载作用下的挠度，比较了两种荷载作用下板挠度的异同。结果表明：上述两种荷载作用下板挠度的差异较小，可尝试将运动车辆作用于路面体系的荷载简化为移动集中荷载阵列考虑。     

水泥混凝土路面临界荷位研究

基于Winkler弹性地基模型假设,结合多轴化、重载化的交通运载趋势,考虑不同温度梯度对水泥混凝土路面受力情况的影响,对各种车型位于不同荷载作用位置时的水泥混凝土路面受力状态进行有限元分析,确定不同荷载应力与温度应力耦合作用下水泥混凝土路面的临界荷位,为采用不同设计标准的各种设计方法提出选取临界荷位的合理建议。结果表明,若以板中荷载疲劳应力破坏为设计标准,当水泥混凝土路面处于正温度梯度或零温度梯度时,其临界荷位为车辆载重轴作用于纵缝边缘中部位置;当水泥混凝土路面处于负温度梯度时,临界荷位为车辆相邻两轴作用于同一块路面板的前后两端位置;若以板角挠度破坏为设计标准,无论水泥混凝土路面处于何种温度梯度,临界荷位均为载重轴作用于靠近角隅的板边横缝边缘。