桥梁健康监测损伤诊断方法研究

本文选用RBF神经网络实现对桥跨结构的损伤评估,并采用基于MATLAB的最小二秉法曲线拟合预测特征参数的发展趋势.通过对实际测试结果分析,表明系统性能良好,能够客观地对桥梁整体结构作出评估.     

大跨度混合梁斜拉桥抗风性能分析

某主跨480 m的混合梁斜拉桥,地处台风多发区,风环境较为恶劣。根据设计情况,笔者采用空间有限元法计算分析了其动力特性,并对其抗风性能进行评估,得知其抗风稳定性满足要求。另外,对主梁的抖振、涡激振及斜拉索的风雨振等问题进行了阐述。     

斜拉桥损伤诊断有限元建模与数据提取方法研究

为便于斜拉桥损伤诊断的快速建模和分析,在已有研究方法基础上,基于ABAQUS有限元软件提供的PYTHON语言接口和GUI程序,提出了一种斜拉桥有限元建模与数据提取的方法。利用RSG构造器和调用Mdb对象中Part与Assembly对象编写程序,提出批量和点选相结合交互生成空间三维钢筋、预应力钢筋和斜拉索的方法;利用RSG构造器和调用Odb数据库中模型数据与结果数据的对象编写程序,提出点选、节点或单元集及编号3种形式相结合提取Odb数据库静力与动力瞬态响应数据到Excel表格的方法。通过算例展示了所提出方法的应用过程,表明了所提出方法的实用与高效。     

大跨度桥梁的造型设计

从桥梁美学和桥梁技术发展的角度，对近百年来以斜拉桥和悬索桥为代表的世界大跨度桥梁建设的成就与问题进行了系统的分析和总结，从桥梁设计的角度，探讨了桥梁美学与结构工程学之间的相互关系。通过对大量实例成得失的分析与研究，初步归纳出大距度桥梁造型设计应遵循的若干基本原则，主要针对用于距海工程的持大跨度桥梁，结合作者的研究成果，简要介绍了有关单主缆协作协桥梁体系，双主缆协作桥梁体系，三主缆协作桥梁体系，孪生型作桥梁体系等新的桥梁布局和桥梁造型的初步构想。     

基于模态分析技术的大跨度斜拉桥主梁损伤识别

根据模态曲率的概念,构造结构损伤指标。采用有限元方法,对1座设定主梁不同位置发生损伤的大跨度预应力混凝土斜拉桥进行动力特性分析,利用构造的结构损伤指标对结构损伤进行识别研究。结果表明:结构损伤指标对结构损伤的识别精度与参与计算的模态振型及节点间距有关。应选择在损伤位置振幅较大的模态振型,而避免平衡位置处于损伤位置或附近的模态振型。该方法对结构的早期损伤可进行定性判断,结构损伤指标随结构的早期损伤程度的增大而增大,且增长幅度逐渐变小,当结构损伤达到一定程度后,损伤指标不再增大,而在渐近线附近波动。节点间距在一定范围内增大时,不影响损伤位置的识别,甚至可以确定损伤程度,但可能会反映不出损伤对其临近区域的影响;节点间距过大,可能发生漏判。     

大跨度公铁两用斜拉桥动力特性分析

以某公铁两用斜拉桥为研究对象，借助空间杆系有限元方法，用等效格子梁来模拟公路与铁路正交异性板钢桥面，建立了公铁两用斜拉桥的动力分析模型；分别用桥梁动力分析程序BDAP及通用软件ALGOR计算了该斜拉桥的空间自振特性，两者取得较好的一致，在此基础上，对该公铁两用斜拉桥的动力特性进行分析。     

基于列车动力响应的铁路桥梁损伤诊断方法

以桥梁单元的刚度下降率作为损伤指数,通过列车—桥梁耦合振动理论计算列车动力响应对桥梁损伤指数的灵敏度,并构建立灵敏度矩阵和建灵敏度方程,利用约束优化方法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,实现对桥梁损伤的诊断。应用该方法对1座简支梁桥进行损伤诊断的结果表明:该方法对轨道不平顺不敏感;利用列车车体和转向架的加速度、速度和位移响应均能对桥梁进行准确的损伤诊断,但这3种响应信号中的位移响应最难测量,而且相对于转向架而言,在车体上更容易布置传感器,因此建议优先选用车体加速度和速度响应作为桥梁损伤诊断的输入;该方法既能诊断桥梁单一位置的损伤,也能识别桥梁多个位置的损伤。     

公轨两用大跨度单索面钢桁梁斜拉桥动力特性研究

以某公轨两用大跨度单索面钢桁梁斜拉桥为背景,采用有限元结构分析软件MIDAS/Civil 2019建立考虑施工阶段的全桥3维有限元模型,考虑几何非线性并采用子空间迭代法对桥梁振型进行分析,对索面布置、恒载集度、塔刚度、索刚度、梁刚度、辅助墩数量进行参数改变,研究其对桥梁动力特性的影响.结果 表明:单索面钢桁梁双塔斜拉桥...     

大跨度独塔斜拉桥静动载试验研究

对252 m跨径的独塔斜拉桥--宜宾中坝金沙江大桥实施静力荷载试验,测试并分析静载工况下的主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁与主塔的截面应力.试验结果表明桥跨结构受力合理,具有良好的刚度与强度.在动载试验中,测试桥跨结构的自振特性,并进行了行车激振试验,分析桥跨结构在行车下的冲击作用.同时分析了作为"指纹"档案的静动载试验结果在桥梁运营后的损伤检测中的应用理论与方法.     

大跨度斜拉桥无砟轨道结构静动力特性研究

大跨度斜拉桥在运营过程中受众多因素影响,桥面易产生较大挠曲变形,影响桥上无砟轨道的服役性能,大跨度桥梁无砟轨道结构适应性亟待研究。以某设计速度350 km/h、主跨420 m的大跨度斜拉桥无砟轨道为研究对象,基于有限元法以及车辆-轨道耦合动力学理论,建立大跨斜拉桥-无砟轨道精细化模型与车辆-轨道刚柔耦合模型,对桥梁受环境荷载变形时的桥上无砟轨道结构应力、道床跟随性进行分析。同时,结合频域分析对桥梁变形引起轨道不平顺以及行车时的轨道板振动特性展开研究。结果表明：各工况下轨道板等效应力最值均出现于梁端轨道板限位凸台处,最大值为5.04 MPa;在考虑轨道板自身重力产生的层间预压缩量后,桥梁变形时的轨道结构层间脱空量最大值为0.03 mm;桥梁变形产生的轨道不平顺功率谱密度曲线在120～200 m波长频段内略高于中国无砟轨道谱;行车状态下,桥梁变形引起的轨道板加速度最大值为1.63 m/s²;各工况下轨道板振动响应主频为11.73 Hz,并且在多处相同频率区段出现峰值。研究发现：桥上轨道结构除梁端轨道板限位凸台之外,应力均小于C40混凝土设计值,道床结构跟随性良好。桥梁变形引发的轨道高低不平顺能量主要集中于120 m以上波长,相较于随机不平顺,环境荷载引起的桥上轨道长波不平顺对行车状态下的轨道板动力响应影响较小。     

深水库区铁路斜拉桥地震反应分析

以某深水库区铁路大跨度斜拉桥为研究对象,建立考虑动水压力效应的全桥空间动力计算模型,分析动水压力对桥梁动力特性及弹性地震反应的影响程度。结果表明:桥塔附加水体质量对斜拉桥的体系纵漂及体系对称竖弯振型影响较明显;考虑塔身的水体附加质量时,塔身控制截面的地震反应增加较大,且顺桥向地震反应增加明显大于横桥向的地震反应。因此对处在深水库区的铁路大跨桥梁,应考虑水体附加质量对桥梁地震响应的增大效应,否则设计将偏于不安全。     

并列相邻桥梁气动干扰对车桥耦合振动的影响研究

公铁两用桥梁主要有公铁合建和公铁分建双梁2种形式,公铁分建形式以安全隐患小、运营维护方便的原因被广泛应用。采用公铁分建形式时,并列相邻桥梁之间的气动干扰导致其周围流场与单铁路桥梁周围流场不同,横风作用下车桥耦合振动响应也较单铁路桥梁不同。为研究并列相邻桥梁气动干扰对车桥耦合振动的影响,以某公铁分建形式斜拉桥为研究对象,通过数值模拟获得并列主梁和单主梁下的车桥系统三分力系数,进行风洞试验并验证了数值模拟的合理性和准确性,根据弹性系统动力学总势能不变值原理对并列主梁和单主梁形式分别建立风-车-桥耦合振动仿真计算与分析模型,计算了2种形式下车桥耦合振动响应。研究结果表明：铁路梁位于背风侧时,与单铁路梁相比,铁路梁阻力系数减小,升力系数与扭矩系数增大,列车阻力系数及扭矩系数增大,升力系数减小,列车通过桥梁时的桥梁横向位移及列车动力响应显著增大,桥梁竖向位移基本不变;铁路梁位于迎风侧时,与单铁路梁相比,桥梁与列车三分力系数变化不明显,列车通过桥梁时的桥梁与列车动力响应变化不大。铁路梁位于背风侧且环境风速越大时,并列桥梁的气动干扰效应对车桥耦合振动动力响应的影响不容忽略。     

铁路新型钢混组合独塔部分斜拉桥设计研究

以在建的银川机场黄河特大桥主桥为工程依托,结合国内外钢混组合结构的研究现状,推出一种新型大跨钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥结构。根据钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的特点,采用空间杆系与实体有限元分析方法,对结构的构造细节及受力特征进行分析,以确定本结构应用于高速铁路的可行性。采用有限元仿真分析与概念设计相结合,对钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的结构体系、承载形式、钢混结合形式、截面构造、拉索锚固等一系列技术重难点进行研究。研究结果表明:新型钢混组合独塔部分斜拉桥,可应用于高速铁路;结构受力合理,可充分发挥材料特性以减小结构自重;结构整体刚度好,可满足高速铁路行车要求;施工安全可控,可降低施工干扰;结构造型优美,经济性能佳;桥型新颖,技术先进创新性突出。     

银滩黄河大桥独塔斜拉桥动力分析

对银滩黄河大桥桥塔和主梁间纵、横弹性约束对主桥的动力特性、地震反应影响作较全面的计算分析。内容包括动力计算模式的建立、动力特性计算及地震反应分析。计算结果表明 ,银滩黄河大桥主桥所采用的运营时主梁弹性约束、地震时主梁纵向飘浮体系具有良好的抗震性能     

超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1 500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明：(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1 500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。     

塔梁间纵向弹性约束对铁路斜拉桥动力特性及地震反应的影响

以某铁路斜拉桥为工程背景,研究了塔、梁间纵向弹性约束刚度取值对斜拉桥动力特性及主塔地震反应的影响.研究结果表明:纵向弹性约束对斜拉桥体系纵漂及主梁反对称竖弯振型影响较大.与漂浮体系相比,在弹性约束刚度的合理取值条件下,弹性约束使塔顶位移及塔身控制截面的弯矩有较大幅度的降低,但使部分塔身控制截面的剪力增大.     

青山长江大桥主航道桥结构动力特性分析

研究目的:青山长江大桥主航道桥是目前世界最大跨径全漂浮体系斜拉桥,桥塔为目前世界最高的A形桥塔,主梁为目前长江上最宽的钢箱梁,其动力特性是结构受力特性的关键,与常规斜拉桥相比具有独特之处。本文采用ANSYS建立空间有限元计算模型,对青山长江大桥主航道桥成桥状态、施工阶段最大单悬臂状态结构动力特性进行分析,从而为进一步进行结构抗震、抗风性能分析研究奠定基础。研究结论:(1)在成桥状态时,结构前3阶振型分别为纵飘、对称侧弯、对称竖弯,对应周期分别为14.22 s、6.25 s、4.78 s;在最大单悬臂状态时,结构前3阶振型分别为侧弯、竖弯、竖弯,对应周期分别为8.4 s、4.44 s、2.93 s,两种状态均属于长周期结构;(2)成桥状态和最大单悬臂状态时,结构侧向刚度均偏弱,对横向风致振动响应敏感;(3)结构采用A形桥塔、超宽主梁、空间双索面提高了结构的扭转频率和抗扭刚度,增强了结构的抗扭稳定性,边跨设置辅助墩提高了结构频率和刚度;(4)在成桥状态时,结构的高阶振型中出现了振型的耦合现象;在最大单悬臂状态时,结构的低阶振型中即出现了振型的耦合现象;(5)本研究成果可为大跨度全漂浮体系斜拉桥结构抗震、抗风设计提供依据。     

广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥方案研究

西江特大桥是广佛江珠城际铁路的重要桥梁,为取得主桥合理的桥式方案,遵循\"安全、实用、经济、美观\"的设计原则,按照单向通航和双向通航的净空要求,采用钢桁拱桥、钢桁斜拉桥及矮塔斜拉桥,对4种桥型设计方案进行对比分析计算,综合考虑施工难度、景观效果、通航条件及工程造价等因素,最终得出双孔252 m钢桁拱桥为推荐方案。     

芜湖长江大桥斜拉桥的车桥耦合振动分析

针对芜湖长江大桥主桥180m 312m 180m的斜拉桥，分别采用空间杆系有限元模型与空间杆系-板-实体混合单元有限元模型分析了桥梁的空间自振特性，两种模型的计算结果取得了较好的一致。并采用空间杆系有限元模型，对该斜拉桥在列车活载和公路活载下实际运营中的车桥动力响应进行了分析，计算结果表明，尽管该垂头丧气闰桥在设计菏载（中一活载）下的挠跨比达1/587，列车通过桥梁时的舒适性与安全性仍能满足要求，桥梁具有足够的竖向与横向刚度。     

石景山南站斜拉桥转体系统施工要点

介绍北京五环路石景山南站高架桥主桥转体系统各部分的组成、功能及施工要点。