基于LS-DYNA与耦合方法的简支板桥车桥振动分析

简支空心板桥是我国小跨径桥梁中广泛采用的桥型之一。这类桥梁具有重量轻、整体性好、自振频率高的特点,且在高速重载车辆的作用下易导致车桥间产生较大的动力相互作用。这一现象不仅影响车辆行驶的舒适度,而且会对桥梁结构产生不利影响,降低桥梁寿命。将当前广泛应用的车桥耦合方法与动力有限元软件LS-DYNA结合起来,建立了一种全新的车桥耦合三维仿真分析模型。车桥耦合模型中的车辆模型采用了简化的三维9自由度车辆模型,简化了车辆建模并提高了计算效率。基于一简支现浇空心板桥的现场试验,将由这种耦合方法得到的仿真分析结果与实桥测试动力响应进行对比分析。结果表明,测试结果和仿真模拟结果吻合良好,验证了这种新的车桥耦合三维仿真分析模型的正确性和有效性。     

基于LS-DYNA公路桥梁车桥耦合振动模型

基于LS-DYNA程序,采用线弹性的橡胶及钢材模拟车轮并定义轮胎内气压,运用转动约束关节和圆柱形约束关节实现车轮转动特性;结合车辆悬架系统动力特性,运用弹簧阻尼单元及梁单元仿真实现悬架动力特性;调整质量单元的大小及分布,实现车体质量分布与实际一致.以某三轴重型车辆为例,建立了用于研究车桥耦合振动响应的精细车辆模型.对比车辆有限元模型的轴载、自振频率理论值与实测值,验证车辆模型的有效性.以某一简支梁桥为例,采用LS-DYNA有限元模拟和MATLAB数值分析移动弹簧-质量-阻尼振动系统,对比研究车辆匀速通过简支梁桥时,各片梁的振动响应.研究结果表明,运用LS-DYNA精细有限元模型能准确分析车桥耦合振动响应,但计算工作量大.     

基于LS-DYNA的偶数跨刚构-连续梁桥车桥耦合振动分析

基于一偶数跨刚构-连续梁桥(跨径组合为65 m+2×110 m+65 m=350 m),利用动力有限元软件LS-DYNA建立了车桥耦合仿真简化分析模型,其中桥梁模型采用实体单元模型,车辆采用12自由度的简化模型。通过现场跑车试验对比分析了实桥测试动力响应与车桥耦合仿真分析结果,分析表明两者结果吻合良好。同时,针对该刚构连续梁桥,分析了同等跨径组合情况下不同结构类型(连续梁桥和连续刚构桥)的车桥耦合动力响应,对比分析了三种不同结构类型各控制截面的动弯矩、动挠度响应。结果表明:同等跨径组合情况下,连续刚构桥跨中的动挠度和动应变值最小,而墩顶的动应变值要大于其他两种结构类型。     

公路桥车桥耦合振动的隐式和显式分析方法研究

求解公路桥在车辆荷载作用下的振动响应,不仅能为设计提供参考,还可以为桥梁运营阶段的管理和养护提供依据。对比分析车桥耦合振动的隐式和显式分析方法,分别在Matlab自编程序和LS-DYNA有限元程序中建立隐式模型和显式模型,以一座简支空心板梁桥为算例,用两种分析方法分别求解该桥在移动车辆荷载作用下的振动响应,并将数值计算结果与实测结果对比,分析两种方法的合理性。研究结果表明,两种建模分析方法各有利弊,显式建模计算结果峰值偏大,综合考虑,建议采用隐式建模分析方法求解车桥耦合振动响应。     

车辆荷载作用下斜拉桥冲击效应的研究

将单个车辆作为一个单元,模拟为4轴10个自由度模型,桥梁模拟为梁单元模型,考虑轨道不平顺和桥梁的几何非线性,建立了车桥振动计算的耦合单元.在各种车辆速度作用下,对一座斜拉桥的冲击效应进行了研究.     

车辆荷载作用下斜拉桥冲击效应的研究

将单个车辆作为一个单元，模拟为4轴10个自由度模型，桥梁模拟为梁单元模型，考虑轨道不平顺和桥梁的几何非线性，建立了车桥振动计算的耦合单元。在各种车辆速度作用下，对一座斜拉桥的冲击效应进行了研究。     

地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应,在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上,利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用,建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台,通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型,利用有限元方法建立桥梁模型,采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动,通过分离迭代方法求解地震-风-车-桥耦合振动系统的动力响应。以主跨1 088 m的苏通大桥为例,基于建立的地震-风-车-桥耦合振动分析平台,计算分析了日常风荷载与地震联合作用下桥梁和车辆的动力响应;并进一步探究了地震动完全空间变异性对地震-风-车-桥耦合系统车桥动力响应的影响。结果表明：处于日常运营阶段的大跨桥梁结构（仅承受风和车辆荷载）受到突发地震时,桥梁和桥上行驶车辆的动力响应将急剧增加,地震动对车-桥系统动力响应起控制作用;与地震-车-桥系统中的桥梁响应相比,考虑风荷载会增加主梁跨中的横向振动,但对主梁跨中的竖向振动会有抑制作用;与只考虑地震荷载作用的车桥响应相比,同时考虑地震和平均风速为20 m·s^-1的脉动风荷载联合作用下的主梁跨中横向位移极值最大增大约40%。虽然地震动是车桥耦合振动的控制荷载,但是日常风荷载对大跨桥梁车桥振动的影响不可忽略。地震发生后,车辆的横向加速度极值超过0.5g,竖向加速度极值接近1g,可能引起车辆的侧滑或翻滚,车辆的运行行为有待进一步研究。与仅考虑地震动行波效应相比,考虑地震动完全空间变异性的车桥振动响应不仅在波形上产生很大差异,而且响应极值也发生了较大的变化,可见在地震动输入时需要考虑完全空间变异性来保证得到的车桥响应结果偏于安全。     

先简支后连续梁桥车辆冲击系数影响因素研究

针对先简支后连续梁桥的结构特点,采用板单元及实体单元模拟连续梁桥,使用9自由度的三维整车模型模拟汽车荷载,考虑桥面不平顺,建立了该类桥梁的车桥耦合振动响应分析模型.结合模态综合技术和Newmark-β数值积分方法进行迭代求解.以某座典型的4跨先简支后连续梁桥为算例,分析了该桥在单车荷载作用下,行车速度、路面等级、车辆自...     

跨座式单轨交通车桥振动研究综述

为了掌握跨座式单轨交通核心技术并进一步向全国推广,有必要对单轨车桥耦合振动进行深入研究。本文有针对性地以重庆地区跨座式单轨交通为例,在国内外相关的研究基础上,重点讨论了车辆、桥梁及轨道不平顺因素对跨座式单轨交通车桥耦合振动性能和车辆乘坐舒适性的影响的研究过程,旨在为单轨交通车桥振动研究提供一定参考。     

大跨度悬索桥车-桥耦合振动建模及构件受力分析

为精确分析大跨悬索桥在重型车辆作用下的振动响应,基于LS-DYNA程序,根据实际重型车辆结构特性建立精细的三维车辆模型,将车辆子系统和桥梁子系统进行耦合,建立实体单元的车桥耦合振动模型;设置多种荷载工况,对比分析主梁各特征点位置的竖向位移、吊杆和主梁顶板的动力响应.     

小半径曲线段槽型梁桥车桥耦合振动研究

为研究列车与小半径曲线区段槽型梁桥的车桥耦合振动特征及机理,以位于半径为300m曲线上的铁路单线简支槽型梁桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥空间有限元模型,在计算分析槽型梁桥动力特性的基础上,采用随机振动理论模拟列车通过曲线段桥梁的全过程,评估列车的走行性,分析槽型梁桥的车桥耦合振动响应特征并与实测结果进行对比。结果表明:C62货运列车以不高于40km/h的速度通过半径仅为300m的曲线区段桥梁时,具有良好走行性;槽型梁桥具有足够的竖、横向刚度;曲线段槽型梁桥的横向振动响应可分解为离心力引起的结构横向静态响应和车桥耦合振动引起的结构横向动响应两部分。     

基于支座反力的桥梁动态称重方法

为了解决传统基于应变的桥梁动态称重(BWIM)方法存在的精度不高和车轴探测传感器存在的可适用桥型有限、复杂工况下可靠度低的问题,提出了一种基于支座反力识别移动车辆行驶速度、轴距、轴重和总重的桥梁动态称重新方法。首先介绍了车桥耦合振动系统的建立和求解过程以及基于桥梁支座反力的车轴识别理论,建立了试验室车桥振动缩尺模型,并通过模型试验对提出方法的有效性和精度进行了验证。然后基于数值模拟,研究了路面不平整度、车辆行驶速度、噪声水平等重要因素对该方法识别精度的影响。最后,将此方法与既有基于桥梁弯曲应变的桥梁动态称重方法进行了对比。研究结果表明:该方法能够准确识别车辆的行驶速度、轴距、轴重和总重信息,模型试验和数值模拟结果均显示车辆行驶速度、轴距、轴重的识别误差能控制在5%以内,车辆总重误差能控制在2%以内;该方法的识别精度优于传统基于弯曲应变的动态称重方法,且车速越高时,该方法精度优势越明显;该方法在路面不平整、噪声等因素的干扰下仍然具有良好的稳定性。     

基于OpenGL的列车桥梁耦合分析前后处理系统

列车桥梁耦合分析前后处理系统可以有效地减小数据准备和结果分析的工作量。对于研究车桥耦合振动具有较大的科研和工程设计应用价值。介绍了前后处理系统的功能、特点。及OpenGL实现的关键技术，并给出了分析实例。     

基于旧桥改造的简支空心板桥拓宽设计研究

针对简支空心板桥拓宽拼接缝设计,提出一种应用自攻螺栓的结构形式。基于铰接板法对一种适用于此类拼接设计的横向分布系数计算方法进行改进,对拓宽前后常见的不同跨径简支空心板受力状态进行分析,并将内力值和应力值与规范限值进行对比,总结受力规律,并对基于旧桥改造的简支空心板桥拓宽设计提出一些建议。     

基于宏应变自相关离散率向量的桥梁损伤识别

既有宏观应变模态测试方法较难识别时变桥梁损伤,因此,该文通过建立车桥振动方程,推导了时变桥梁宏观应变表达式,基于提升小波变换在时频域拥有较好的时变表征特点,重构了单元宏应变数据,实现了噪声分离,有效优化了宏应变数值,突出其变异性,进而建立了基于单元宏应变自相关离散率向量作为损伤指标的时域损伤识别方法。仿真和试验结果表明:该损伤指标具有较好的抗噪性,可直观有效地实现对时变桥梁的损伤定位。识别方法操作较简单,不易受车桥耦合的影响。     

基于车桥耦合振动的RC系杆拱桥加固效果评价

为了对采用吊拉主动加固方法的钢筋混凝土系杆拱桥进行基于车桥耦合振动分析的加固效果评价,首先,利用ANSYS软件建立空间梁、板和杆单元的桥梁结构有限元梁格模型,并选取三轴9自由度的车辆模型及路面不平度等级B分别模拟实际车辆及桥面状态,将梁格模型调入BDANS软件,通过数值模拟车、桥动力响应,计算得到桥梁动位移、加速度响应,研究加固前后桥梁控制截面所受到的动力冲击作用;然后,分析桥梁加固前后不同位置加速度响应的频谱特征;最后,对依托工程动力特征、动态响应及车桥耦合作用的实测值与理论值进行比较分析。结果表明：通过该方法加固后结构的竖向自振频率较加固前均有提升,但提升幅度较小;加固前后结构不同位置的动力响应随车速增加呈逐渐增大的趋势,且车速在60～80 km·h^-1时,加固后结构跨中截面的动力响应降幅最大;加固后结构控制截面的加速度均方根值小于加固前,根据其变化幅值建议车辆通过加固后桥梁结构的速度为60 km·h^-1,以保证行人过桥时的体感舒适度、通行效率及行车安全;通过理论值与实测值的对比分析,验证了基于车桥耦合振动分析方法对桥梁结构加固后行车性能评价的有效性。     

体外预应力技术在空心板桥加固中的应用

针对简支空心板桥常见的病害,如横向联系不足、单板受力造成空心板挠度增大、桥面振感强烈等问题,采用体外预应力加固方法,为同类桥梁加固提供借鉴。     

桥梁车桥耦合振动的简化算法

针对车辆行走引起的车桥耦合现象,采用一种简捷实用的移动车辆荷载模拟方法,将车辆荷载简化成时变三角形荷载进行动态加载。结合文献资料,使用ANSYS软件建立空间有限元模型进行分析,对比结果表明:该方法计算结果与参考文献资料结果均吻合较好,能反应出移动车辆对桥梁产生的影响,可用于工程实际。     

车桥耦合模型试验中试验模型特性的确定与实测分析

运用相似原理及量纲分析法推导出公路桥梁车桥耦合振动缩尺模型相似比关系.以3×30 m先简支后连续T梁桥、东风EQ3166三轴自卸汽车为原型,计算车辆与桥梁缩尺模型的相似比尺.对按相似比尺制作的试验模型特性进行实测,得出试验模型的轴重、静力挠度、应变、基频等实测值,并与运用虚功原理及Ansys有限元软件分析得出理论值进行对比分析,校验试验模型的设计、制作及安装的有效性.试验测试结果及理论分析表明:试验中模型试验小车及模型桥制作符合试验要求,可以用来研究测试车桥耦合模型试验的振动响应.     

新型钢板组合梁桥车桥耦合振动控制研究

新型钢板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁的模态质量之比较大,在车辆活载下易发生振动.文中以某一新型钢板组合梁桥为例进行动力特性分析,研究不同质量比的液体质量双调谐阻尼器(TLMD)对结构动力响应的影响,并进行简谐激励时程分析和车桥耦合振动数值模拟,对该桥进行车桥耦合振动实测和对比.结果表明,TLMD对钢板组合梁桥具有良好...