30m简支梁桥墩车桥耦合动力仿真分析

根据车桥耦合振动分析理论,运用桥梁结构动力分析程序BDAP,针对城际轨道交通30m简支梁桥墩3种不同墩高方案,采用空间有限元建立全桥动力分析模型,对桥梁空间自振特性进行了计算,并对3种不同墩高方案在CRH2和德国ICE3动车组作用下的车桥空间耦合振动进行了分析,评价3种不同墩高方案的动力性能以及列车运行安全性与舒适性。研究结论表明:(1)3种墩高方案(H=8m、12m、15m)的全桥一阶横向自振频率分别是0.909Hz、1.051Hz和1.034Hz;(2)在CRH2和ICE3动车组以速度160km/h通过时,简支梁跨中竖向振动位移和竖向振动加速度较小,在限值以内;(3)在CRH2和德国ICE3动车组以速度160km/h运行时,车辆竖向和横向舒适性均能达到"优"。说明3种墩高方案具有足够的全桥横向刚度,满足列车时速160km行车的安全性和良好舒适性要求。     

重载铁路轻型桥墩简支梁车桥耦合动力分析

某重载铁路多座桥梁采用轻型桥墩,运营中桥梁产生不同程度的横向异常振动问题,横向振幅超过限值,产生安全隐患。运用车一桥耦合动力性能计算的原理进行分析,明确了各项计算参数的取值,得到了车一桥耦合的动力性能,评定了桥梁的加固效果。检测表明,理论分析同试验结果相吻合,加固后横向振幅满足了《铁路桥梁检定规范》的要求。桥梁加固达到预期的效果。     

考虑温差效应的铁路连续梁桥锁死销减震研究

铁路连续梁桥一般只设一个固定墩,并由其承担上部结构的全部地震纵向荷载,这极易造成固定墩和伸缩缝破坏,甚至造成引桥落梁。基于连续梁桥活动墩的抗震潜能,提出在各活动墩与梁体之间设置锁死销连接装置。地震时,活动墩和固定墩协同受力,提高连续梁桥的整体抗震性能。以某典型铁路连续梁桥为例,研究锁死销的减震原理及对活动墩的影响,分析跨度、跨数以及温差对锁死销减震效果的影响。研究表明:在地震作用下锁死销可有效降低固定墩的内力响应和梁端纵向位移响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;对于常规铁路连续梁桥,锁死销的减震效果受温差的影响较小,可以按年平均温度进行设置。     

反向曲线铁路桥梁车桥耦合动力分析研究

研究目的:铁路桥梁设在反向曲线上时,相关规范要求需进行充分论证。本文以某车站扩能改造工程中由于受到地形条件限制而设计的反向曲线铁路桥梁为例,采用MSC.PATRAN和ADAMS/RAIL分析软件,分别建立完整的桥梁和列车三维空间模型,分析CRH1动车组在不同车速条件下通过该桥的车桥耦合振动情况。研究结论:(1)通过对桥梁各跨的纵、横向位移,加速度以及脱轨系数、轮重减载率、车体加速度、Sperling舒适性指标等动力性指标计算结果的分析可以得到:CRH1动车组以70~90 km/h速度通过该反向曲线铁路桥梁时,车辆的脱轨系数和轮重减载率随着车辆的行驶速度增加而增加,桥梁各跨的竖向和横向振动位移较小,桥梁竖向和横向振动加速度小于规范规定的限值;(2)该桥梁具有较大的纵、横向刚度,满足列车运行的安全性及舒适性要求;(3)由于受到地形条件限制而设计的反向曲线桥梁方案是可行的;(4)本研究成果能够为位于反向曲线的铁路桥梁车桥耦合振动研究提供参考。     

考虑桩土作用的桥墩车撞动力响应分析

桥墩受车辆撞击,可能发生强烈的动力响应,甚至产生破坏,对桥梁结构及行车安全造成很大威胁.为了更精确地分析桥墩受车辆撞击的动力响应,为桥梁防撞设计提供理论依据,比较分析是否考虑桩土作用所得计算结果的差异,从而探究考虑桩土作用对计算结果的影响.以郑州四环线某桥为背景,通过LS-DYNA软件基于有限域土体法、等效嵌固法、等效...     

桥墩病害动力测试分析

便利的桥梁破损检测方法是目前研究的重点，本文介绍了一种利用动力实验检测桥梁破损的方法。该方法首先建立了群桩基础桥墩的有限元计算模型，用以计算正常情况下桥墩的动力特性，模型中通过引入自由度缩减技术，使有限元划分能与现场测点布置相适应，计算简单，并且精度满足工程要求；然后通过在现场布拾振设备，采集实验数据，利用模态分析技术，获得病害桥墩的自振特性，由于桥墩的病害，实测与计算得到的自振特性存在区别；第三步，根据系统动力方程，推导了破损因子，通过计算该因子，可以判断桥墩的破损位置和破损程度，最后，作者介绍了某大桥一病害桥墩的动力检测过程和结果，并利用实验数据和破损因子对桥墩的破损状况进行评估，评估的结果与桥墩的实际观察比较认为，该动力检测方法能够正确反映桥墩的实际情况。     

考虑斜拉桥非线性的车桥耦合振动分析

文章介绍了一种在车桥耦合系统动力响应中考虑特大跨度斜拉桥百线性的分析方法。首先对一个经常被用来模拟缆索的有限单元作了简要说明，指出了其应用在斜拉桥中时存在的问题，介绍了一种新的高精度非线 性悬帘线索单元以及如何用来求解单根绳索受端点运动激励时的非线性动力响应问题，并用绳索参数共振的一个例子来说明了方法的有效性，同时也简要说明了斜拉桥整体结构非线性动力响应的叠代求解方法。文章重点介绍了一座铁路斜拉桥在高速移动列车荷载作用下桥梁、绳索的振动，并揭示了由斜拉桥主梁、索塔引起绳索高阶模态共振的现象。文章指出对于研究余拉索的振动而言，其非线性是必须考虑的。     

考虑边坡效应的铁路桥墩桩基力学行为分析EI北大核心

研究目的:为了顺应线路需要,高原地区修建的大量桥梁桩基工程处于高陡边坡之上。处于边坡上的桥墩桩基础由于边坡土体水平抗力对桩身影响而受力复杂。本文基于非线性有限元软件平台,结合黄土边坡上修建的铁路桥梁算例,建立考虑材料和桩土接触非线性影响的边坡—承台—桩基系统力学分析模型,目的在于从系统承载力、变形和应力等多方面研究边坡—承台—桩基系统在恒载和组合荷载工况下的力学行为。研究结论:通过对桥梁算例的分析,得出:(1)对于边坡上的桩基础桥墩,边坡水平抗力对桩基受力影响较大,桩基位移和应力均呈现出沿坡向的非均匀性;(2)对于多地层边坡,桩基位移和应力在土层分界处存在突变,桩基在分层部位存在受力不利区域;(3)本文研究方法和结论可为边坡上修建的桥梁桩基础的设计和力学分析提供理论借鉴。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

车桥耦合动力分析中地震动输入模式的研究

依据地震作用下车桥动力相互作用的特点,建立地震-车-桥简化耦合模型和多自由度耦合模型,进行理论推导,研究采用地震动位移输入、加速度输入模式进行考虑地震作用的车桥耦合动力分析的特点和适用性.以8辆车编组的高速列车通过3跨钢桁拱桥为研究对象,考虑行波效应,进行地震动位移输入和加速度输入2种模式下的车桥耦合动力响应的数值计算对比分析.研究结果表明:位移输入模式对于所有轮轨关系均能适用;而加速度输入模式仅适用于轮轨关系为线性的情况,并且需要考虑拟静力分量对车桥耦合系统的影响;对轮轨关系为非线性的情况,采用地震动加速度输入模式,在车速超过80 m· s-1时会导致耦合系统动力响应被严重低估.     

车桥系统空间非平稳随机分析

采用虚拟激励法将轨道高低、方向和左右轨高差不平顺转化为一系列简谐荷载,将非平稳振动分析转化为确定性的时间历程分析,进行三维车桥系统空间非平稳随机分析。采用分离迭代法求解车桥系统运动方程,运用三倍差原理确定系统响应的最大和最小值,讨论系统响应的功率谱密度。研究表明:车体振动、桥梁跨中横向响应和轮对受到的横向轮轨力的随机性较大,轨道不平顺是其主要影响因素,桥梁跨中垂向响应及轮对受到的垂向轮轨力主要由确定性荷载引起。     

A型高墩大跨混凝土连续刚构桥车桥动力分析

研究目的:针对A型高墩大跨混凝土连续刚构桥,具有墩高、跨度大、墩身体量轻、刚度相对小等特点,分析车桥耦合动力响应,得出车桥动力性能指标,探讨桥梁结构横向自振周期与车桥动力响应的关系。研究结论:(1)结构基频为纵向振动,频率为0.401 Hz,第二振型为横向振动,频率为0.657 Hz,一阶竖弯频率为1.125 Hz;(2)客车以200 km/h运行,车辆运行安全性和平稳性满足要求,横向及竖向舒适度指标均为优良;货车以120 km/h运行,能满足车辆运行安全性和平稳性要求;A型高墩能较好地解决大跨度连续刚构桥的动力性能问题;(3)桥梁横向第一自振周期对桥梁横向振幅影响较大,对梁体竖向、横向加速度影响规律不明确;(4)车辆响应对桥梁横向自振周期不敏感,采用桥梁横向自振周期来反映桥上车辆的运行安全性、舒适性和平稳性的规律性不明显,两者的相关性不显著;(5)本文分析成果对高墩大跨铁路桥梁设计具有指导意义。     

考虑钩缓装置作用的机车动力学分析模型研究

重载组合列车纵向冲动对机车动力学性能有很大影响,在研究重载组合列车的安全性问题,建立机车动力学分析模型时需单独建立钩缓装置的子结构模型,并将其与传统的机车动力学模型相结合进行分析。机车动力学整体模型分为直线受压模型和曲线受压模型两种,二者的区别在于前者可以采用换算的全局加速度表达纵向压钩力,而后者只能将名义压钩力折算成每节机车的制动力,并进一步折算到每个轮对。钩缓装置子模型的建立必须以钧肩力的杠杆结构、车钧间隙、缓冲器的特性曲线和初压力作为边界条件。应用模型计算直线运行情况下机车车钩最大自由摆角小于4°。HXD2型机车“1＋1”牵引2万t重载组合列车的安全性线路试验结果表明建立的模型是正确可靠的。     

高墩水平温差对连续刚构桥上无缝线路的影响

为研究高墩水平温差对桥上无缝线路的影响,选取某高墩大跨连续刚构桥工程实例,基于梁轨相互作用原理,建立线桥墩一体化有限元模型,分析在水平纵向和横向温差作用下高墩大跨桥上无缝线路受力变形情况。结果表明:高墩纵向温差对连续刚构桥上无缝线路纵向受力影响较大,随着桥墩纵向温差的增大,桥上无缝线路受力逐渐增大;桥墩横向温差影响桥上无缝线路平顺性,当桥墩横向温差超过一定的限值时,连续刚构桥上无缝线路会出现长波不平顺超限;总结以上分析结果,建议在连续刚构桥上无缝线路设计检算中考虑高墩在水平温差作用下对桥上无缝线路的影响。     

铁路桥梁温度效应对相邻不同墩高的桥墩高程变化的影响研究

相邻桥墩高差过大时,温度效应会引起各桥墩间产生竖向位移差,进而导致轨面产生附加不平顺,对轨道的平顺性及运营安全产生影响。鉴于我国幅员辽阔、地形地貌复杂,部分桥梁相邻桥墩存在较大高差的现象,有必要开展相邻桥墩高差较大时温度效应对不同高度桥墩高程变化的影响研究。采用MIDAS建立有限元模型进行建模,对常见铁路桥梁结构进行分析,并根据计算最终结果,为设计及施工提出指导性建议。     

预应力混凝土箱梁日照温差效应分析

预应力混凝土箱梁在日照作用下引起温度变化,形成较大的温度梯度。我国现有桥梁规范中的温度梯度模式只是笼统地考虑地域、时间和桥梁具体形式的影响。分析研究太阳辐射对预应力混凝土箱梁温度场的影响,提出具体到某个桥梁的温度场计算方法和基于ANSYS软件的日照温差下的温度应力与变形计算方法。通过实例验证,得出预应力混凝土箱梁的日照温差效应采用ANSYS软件分析速度较快、结果准确等结论。     

考虑水-土耦合的盾构隧道地表沉降试验研究

考虑水-土耦合情况,进行不同隧道埋深、支护压力和掘进速度条件下盾构隧道施工致地表沉降的大型三维物理模型试验,总结不同条件下的地表沉降规律,分析孔隙水压力和围岩压力的变化特性,归纳不同条件下的地表沉降曲线;探讨隧道埋深、支护压力和掘进速度以及孔隙水压力对地表沉降值的影响,推导地表横断面沉降槽计算的经验公式,并将研究成果应用于北京地铁10号线部分区间的地表沉降预测.结果表明:随着隧道埋深增加,地表沉降值减小,地表横向沉降槽影响范围加宽;沉降值随支护超压比增加而增大;掘进速度变化对地表沉降的影响程度较小;施工扰动围岩及孔隙水压力消敞对地表沉降值有较大影响;基于物理模型试验的经验公式预测值与FLAC~(3D)数值模拟预测值、现场实测值均较为吻合.     

轻轨桥梁高墩结构动载试验与振动特性分析

以某城市的跨座式单轨交通桥梁为工程实例,通过对其高墩结构进行振动特性试验,并基于有限元理论对高墩结构进行分析计算。结合实测数据,采用信号处理分析中的方法 FFT变换和HHT变换进行试验结果分析,以此分析高墩结构的振动特性,并对比两种方法的分析结果,发现HHT变换分析方法优于FFT变换。通过实测值与理论值对比分析,发现高墩结构基频实测值高于理论值,表明高墩结构的实际刚度大于理论结果。通过对高墩结构的振动特性进行分析,表明高墩结构动力性能良好,能满足规范及运营要求。     

考虑主、散索鞍耦合效应的索鞍预偏量改进算法

基于对主缆和主、散索鞍的力学以及几何关系分析,考虑主、散索鞍的耦合效应,提出一种悬索桥索鞍预偏量的改进算法.算法根据索鞍平衡关系和变形相容条件以及主缆线形基本方程推导出一个十元非线性方程组,采用牛顿-拉斐森法求解方程组,即可同时得到主、散索鞍的预偏量.方法给出的初值选取原则和约束条件对平面缆索悬索桥的索鞍预偏量均能求解...     

考虑门式悬挂的刚性接触网-受电弓系统动态性能分析

建立了包含锚段关节的门式悬挂结构刚性接触网有限元模型,并将受电弓等效为集中质量块模型;利用罚函数实现弓网接触,通过Newmark数值积分来求解弓网耦合系统动力学方程组.依据铁路标准验证了有限元模型的有效性.通过有限元模型仿真,研究了受电弓结构参数,以及刚性接触网跨距、悬挂结构刚度、静态抬升力与锚段关节对弓网动态性能的影...