桥梁冲击系数反应谱的理论分析

基于结构力学及随机过程理论，分析桥梁所承受的车辆冲击力与车辆、桥梁的动力特性及桥面平整度之间的关系，提出了确定冲击系数的一种新方法，用示例将以此计算的冲击系数与我国现行的桥涵设计规范及加拿大安大略省设计规范所取的冲击系数进行对比和分析。     

桥梁冲击系数反应谱的理论分析与探讨

基于计算结构力学及随机过程理论 ,分析了桥梁所承受的车辆冲击力与车辆、桥梁的动力特性及桥面平整度之间的关系 ,提出了研究冲击系数的一种新方法。然后 ,用示例将以此计算的冲击系数与我国现行的桥涵设计规范及加拿大安大略省设计规范所取的冲击系数进行了对比及讨论。     

考虑桥面随机不平度的钢管混凝土拱桥冲击系数统计分析

以某大型钢管混凝土拱桥为对象,采用经动力试验验证的自编车桥耦合振动分析程序,进行了多组随机不平度样本下的车桥动力响应分析。根据分析结果,对不同桥面状况和车速条件下桥梁的动力冲击效应进行了统计分析。分析结果表明:车速、不平度等级确定时冲击系数服从正态分布。桥面状况等级对动力冲击效应的均值和均方差影响明显,不同保证率下车辆冲击系数差异较大。根据桥梁重要性等级,按照统计分析方法确定冲击系数,将有效提高车辆冲击系数取值的合理性和科学性。     

考虑车桥耦合振动的钢梁桥腹板间隙的疲劳分析

分析钢梁桥腹板间隙的疲劳问题时,其应力通常是基于疲劳荷载作用下的静应力叠加一个动力冲击系数来确定。已有研究表明:规范中的疲劳冲击系数低估了实际路面状况下的车辆动力冲击效应,往往导致腹板间隙的实际疲劳寿命低于设计寿命。基于此现状,研究了在假定的车辆和环境条件下路面的退化规律。建立了几座不同跨径的简支Ⅰ型钢梁桥和疲劳车的三维模型,通过车桥耦合振动分析,研究了实际桥面状况下车辆荷载动力效应对腹板间隙产生的应力幅冲击系数,并评估了腹板间隙的疲劳寿命。结果表明:基于腹板间隙应力幅计算的冲击系数大于传统基于应力的冲击系数;美国AASHTO桥梁规范中采用的疲劳冲击系数在路面条件较差时低估了车辆荷载动力效应。最后提出了腹板间隙疲劳评估应力幅冲击系数建议取值。     

连续梁桥与车辆耦合振动系统冲击系数的研究

将连续梁桥简化为平面梁模型，利用模态分析的方法，计算了在移动车辆振动荷载作用下，连续梁桥的动力特性。讨论了跨径和车辆移动速度变化时，车辆振动系统对连续梁桥挠度冲击系数和弯矩冲击系数的影响，比较真实地揭示出连续梁桥结构在车辆荷栽作用下的动态受力与变形本质。     

框架型棚洞承受落石冲击力的模型试验研究

针对框架型棚洞在不同种类缓冲垫层防护下抵抗落石冲击力的力学性能,通过大比例尺室内模型试验进行了测试研究。分析了在不同种类缓冲垫层和不同冲击能量下落石冲击力的变化规律;依据试验数据和理论推导给出了反应落石平均冲击力与最大冲击力之间关系的扩大系数,改进了框架型棚洞在不同类型缓冲垫层防护下落石冲击力的计算方法。研究结果表明:改进的落石冲击力计算方法能够综合考虑影响落石冲击力大小的诸多因素;对于特定的落石冲击能量,不同类型的垫层属性所反应的落石冲击力大小实质是受到垫层属性函数f~(h,E,μ,γ)的影响,具体表现为f值越大,不同垫层种类下的冲击力扩大系数的离散性越小,反之越大。     

基于AHP的车辆半主动悬架LQG控制方法研究

建立2自由度1/4车辆模型,以最优控制理论为基础,应用层次分析法(AHP)确定车辆评价指标的加权系数,实现半主动悬架LQG控制器设计,利用Matlab/Simulink进行仿真验证与分析。结果表明:相对于被动悬架,应用层次分析法确定LQG控制器加权系数的半主动悬架,实现了评价指标的综合优化,缓和路面冲击,提高车辆平顺性及舒适性。     

简支钢板组合梁桥动力冲击系数研究

为研究简支钢板组合梁桥动力冲击系数，根据我国钢板组合梁桥实际应用情况，设计了150座不同参数组合的简支钢板组合梁桥，结合中国规范五轴车辆模型，建立车辆—桥梁耦合动力分析系统，通过数值模拟对冲击系数进行求解，分析不同参数对冲击系数的影响规律，最后提出基于跨径的冲击系数计算表达式，并与境内外规范进行对比分析。结果表明：简支钢板组合梁桥跨径、主梁数量、斜交角、车道数量、车辆车速均对冲击系数具有显著的影响，在60 m以下范围内冲击系数随跨径增大逐渐增大，超过60 m时，随跨径增大，冲击系数逐渐减小；主梁数量越多，冲击系数越小；斜交角超过45°时，应关注扭转导致的冲击系数放大作用；车道数量对冲击系数影响较小，冲击系数随车速的增加线性增长。可见，本研究计算的钢板组合梁桥冲击系数取值及其随跨径的变化规律与境内外规范相比存在明显差异，我国规范规定的冲击系数取值在40 m以下跨径中偏保守，当跨径超过40 m时，取值偏不利。研究结果可为简支钢板组合梁桥冲击系数取值提供参考。     

基于无障碍行车试验的桥梁冲击系数测量及影响因素分析

车辆对桥梁冲击作用的影响因素众多,且较复杂,因而对桥梁冲击系数的理论分析仍存在一定困难,只能通过试验检测桥梁实际冲击系数的大小,确定汽车在行车过程中对其产生的冲击作用。文中通过对5座实桥进行无障碍行车试验,探讨了行车速度、跨径大小及自振基频对冲击系数的影响,并对实测值与规范值进行了比较。     

基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究

落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少。基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比。结果表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际。实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58%;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6~0.8。