拥堵状态下城市桥梁冲击系数研究

针对拥堵行车状态下的城市桥梁,基于城市交通荷载特性,利用编程分析软件模拟实际交通流,分析车辆荷载作用下桥梁冲击系数特性。结果表明,车重和车速对冲击系数有较大影响,随着车速和车重的增大,不同位置的冲击系数均呈现增大的趋势,但增长幅度并不相同。     

跳车冲击作用下桥梁动态位移响应研究

基于车桥耦合振动理论,考虑不同的路面粗糙度和跳车位置,分析桥梁动态挠度的差异性。研究结果表明,车辆在在桥梁[0,L/2]区间跳车产生的桥梁动挠度大于[L/2,L]区段;随着路面粗糙度的增大,桥梁的动挠度有增大的趋势,但动挠度变化幅度与跳车位置有关。     

杭州湾跨海大桥车桥空间耦合振动参数分析

将整个车桥系统划分为车辆与桥梁两个子系统,引入车桥系统几何协调条件和力学平衡关系,采用含增量动力平衡迭代格式的Newmark-β方法编制了汽车-桥梁系统空间耦合振动分析程序,并采用弹簧质量系统匀速通过简支梁对程序的可靠性进行了验证。然后以杭州湾跨海大桥为工程实例,运用所编制程序详细研究了车辆数目、车辆间距、不同车道、车辆相向行驶、不同路面粗糙度以及不同车速时车流通过桥梁时主梁跨中的动力响应和冲击系数。研究发现:主梁跨中冲击系数随着路面粗糙度变坏而明显增大,与车辆数目、车辆间距、车辆相向行驶以及车速没有必然联系。     

大跨径曲线连续刚构桥冲击系数影响因素

针对大跨径曲线连续刚构桥的结构特点,以白土北江特大桥主桥为例,研究不同曲率半径对大跨径连续刚构桥冲击系数的影响。建立不同曲率半径的连续刚构桥有限元模型,利用车桥耦合振动方程得出响应峰值的相应变化规律。研究表明,在曲率半径较小时,结构最不利截面冲击系数变化较大。随着曲率半径的增大,控制截面挠度、弯矩和扭矩冲击系数都呈减小趋势,但当曲率半径为250m,冲击系数值较大;墩顶截面弯矩冲击系数变化幅度较小,但扭矩冲击随曲率半径增大而增大。     

基于路面附着系数的制动力利用率评价法

为了考察在各种附着系数的路面上汽车的制动性能,分析了理想汽车前、后车轮制动力分配曲线与前、后制动器制动力分配曲线之间的匹配关系.引入能够反映制动性能的概念“制动力利用率”作为评价方法,根据不同的匹配关系导出对应的制动力利用率算法.针对某轻型客车,详细地分析了其在不同附着系数路面上的制动性能.同时改变制动器制动力分配系数,分析不同匹配关系下汽车的制动性能.结果表明:随着路面附着系数的增加,制动力利用率呈现先增后减的趋势;随着制动器制动力分配系数的增大,汽车在低附着系数路面的制动力利用率降低,在高附着系数路面的制动力利用率升高;制动力利用率评价法能够有效地评价汽车在不同附着系数路面上的制动性能.     

车辆重量对简支梁桥冲击系数的影响分析

为了完善规范《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中仅围绕桥梁基频这一单一因素对桥梁冲击系数进行定义。本文考虑了车桥耦合的影响并研究了车的重量对具有代表性的简支梁桥冲击系数的影响。文中把桥梁和车辆看作车桥耦合振动体系的两个分离子系统分别利用了ANSYA软件和UM软件建立了桥梁、车辆以及车桥耦合振动模型。通过改变车辆的重量,分析其对冲击系数的影响。研究发现桥梁的冲击系数均随着车重的增加呈现不断增大的变化趋势,且基本都接近线性变化。与规范相比随着桥梁基频的增加,冲击系数逐渐减小,不同车重的冲击系数变化趋势基本上一致,另外随着车重的增加,冲击系数呈现整体增加的趋势,这也说明冲击系数和车重之间的关系比较显著。     

不同层间接触状态下沥青路面动力响应分析

在考虑路面结构层间接触的情况下,采用ANSYS建立路面结构三维有限元模型,通过编写APDL程序,分析了在行车速度为匀加速、匀减速和匀速状态下路面结构的动力响应规律。研究结果表明:在3种不同行驶状态下,随着层间接触系数的增大,路面结构各层的最大竖向剪应力呈增大趋势,路面结构各层的横向最大剪应力呈减小趋势,路面结构各层的X向、Z向拉应力、拉应变都呈减小趋势,说明良好的层间结合状态可以提高沥青面层的抗疲劳开裂能力。     

高速公路连续刚构桥车桥耦合振动与行车舒适性研究

基于西北某高速公路连续刚构桥梁,对车桥耦合振动与行车舒适性进行了研究,结果表明,随速度的增大,跨中截面的动挠度冲击系数也会随之出现增加的趋势,尤其是中跨跨中截面的动挠度冲击系数会出现明显增大的现象,边跨跨中界面的动挠度冲击系数则增加并不显著,而波形刚腹板连续刚构桥的中跨和边跨跨中界面的动挠度冲击系数则相比于混凝土腹板结构的刚构桥而言,增加更为明显。同时伴随着高速公路路面的平顺程度等级的不同,其跨中振动感也会随着有所差异,当其降低的时候,波形刚腹板组合箱梁连续刚构桥的跨中截面振动效果更为强烈,其冲击系数和动挠度也出现大幅上升现象,因而对于连续刚构桥的车桥耦合振动现象而言,路面不平顺度也是十分重要的影响因素。而对于不同的路面平顺度的前提下,研究表明波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥振动要比混凝土腹板连续刚构桥大。随车重的增加,墩顶纵向位移随之增大,两种桥型中跨跨中及边跨跨中截面动挠度冲击系数的增长情况均呈现波动性起伏,但是总体而言,波形刚腹板连续刚构桥的中跨和边跨跨中界面的动挠度冲击系数则相比于混凝土腹板结构的刚构桥而言,增加更为明显。路面等级与车速均是影响行车舒适性的主要因素,路面等级较低时,车桥系统振动会加剧。     

基于半主动控制的MR-TMD对钢箱梁桥冲击系数的研究

在考虑桥面粗糙度的条件下,推导出安装智能减振设备磁流变式调谐质量阻尼器(MRTMD)后车-桥-阻尼器的耦合方程,提出MR-TMD的半主动控制算法,采用Newmark-β计算耦合系统响应。通过40m+70m+40m连续钢箱梁数值模拟,研究车体质量、桥面粗糙度及安装MRTMD对桥梁冲击系数的影响。结果表明,对连续梁桥存在冲击系数随车体质量增大而减小;位移冲击系数大于内力冲击系数;桥面粗糙度越大桥梁冲击系数越大;半主动控制的MR-TMD能在一定程度上减小冲击系数;针对某一阶频率设计的阻尼器能在该段频率内更好地发挥作用。     

FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析

对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型.通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征.探计了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率.结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值.     

基于车-路耦合的沥青混凝土路面结构动力响应分析

本文在建立车辆-道路耦合系统分析模型的基础之上,编制了车路耦合系统的动力仿真程序,研究了不同路面不平顺幅值,不同车辆行驶速度,不同车辆载重以及轴数的变化等参数情况下路面结构不同节点的位移及加速度随参数的变化情况;并探讨了不同路面结构层厚度组合情况下对路面结构的动力响应的影响,研究结果表明路面不平顺幅值对于路面结构的位移与加速度响应影响巨大;车速增加虽不影响路面结构的位移响应,但是增大了路面结构的加速度响应从而增大了对于路面结构的冲击作用;载重的增大会显著增大路面结构的位移与加速度响应;不同路面结构层厚度的组合会显著影响路面结构系统的动力响应,相关的研究还有待于进一步的理论与试验验证。     

移动车辆荷载作用下高低塔斜拉桥动力响应时程分析

移动车辆荷载对于结构的动力时程响应分析越来越受到工程界的重视,文章依托某高低塔斜拉桥,运用Midas有限元分析软件对结构在不同车速情况下主跨跨中位置的动挠度、冲击系数及竖向加速度的动力时程响应进行了数值模拟计算分析。车辆以一定速度通过桥面时,斜拉桥主跨跨中位移响应随时间推移明显逐渐增大,当车辆行驶至桥跨跨中附近时的位移响应达到最大,车速为10~40km/h时会产生较明显的局部振荡,车辆完全通过全桥后,主跨跨中仍会持续5~10s的自由振荡。主跨跨中冲击系数随车速增加呈现波动上升趋势,斜拉桥主跨跨中的正最大加速度响应值随车速增加呈现类似正弦曲线特性的变化趋势。     

移动车辆荷载作用下大跨径连续梁桥动力响应研究

针对移动车辆荷载作用下公路桥梁动力性能设计与评价方法不足的问题,以依兰松花江公路大桥为例,运用自编程序,分析不同车辆荷载工况下桥梁冲击系数与振动加速度等动力响应指标的变化规律。结果表明,冲击系数随车辆纵向间距与车速的变化规律一致,均呈波动上升趋势;多车道时,若桥面不平整度沿横向变化不明显则冲击系数与车道数基本无关;大跨径桥梁不同部位的冲击系数有别,现行规范所采用单一断面的冲击系数计算全桥设计荷载方法的合理性值得商榷;在固定车距下,冲击系数随着加载效率的增大而呈下降趋势;振动加速度与冲击系数具有高度相关性。本文所得结论为移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价提供了一定的依据。     

万州驸马长江大桥抗风试验研究

为研究大跨度悬索桥抗风稳定性及风致振动等,以万州驸马长江大桥为背景,通过节段模型风洞试验对结构的静力三分力系数、颤振稳定性,以及涡激振动现象进行研究,并将节段模型试验结果与全桥气弹模型试验结果进行比较。结果表明:风攻角在-10°~+10°范围内增大时,成桥状态及施工状态主梁断面升力系数及扭矩系数值的大小均呈现明显的先减小后向反方向增大的趋势;成桥状态下的阻力系数均为正值,且随风攻角的变化大体呈现增大的趋势,但其曲线斜率不断减小;节段模型试验表明,在不同攻角下结构的颤振临界风速均高于相应的颤振检验风速,且在阻尼较大的情况下各试验工况均未出现明显的涡激振动现象,二者均在全桥气弹模型试验中得到验证。     

灌注桩孔壁粗糙度现场试验研究

结合常州高架桥一期工程现场成孔实测数据,探讨分层土灌注桩孔壁粗糙度的影响因素,结果表明:常规钻机采用单腰带钻头,有利于形成锯齿形的孔壁,从而获得较大孔壁粗糙度;旋挖机采用旋转挖掘,回转钻进成孔,形成孔壁较光滑,粗糙度较小;在成孔机具相同的情况下,孔壁粗糙度在砂土中相对较大,在粘性土中相对较小,并随钻孔深度增大,土层稳定性增加,粗糙度逐渐呈减小趋势,粗糙度随时间增长不明显。     

公路钢拱塔斜拉桥车致振动试验与数值分析

为了研究沈阳市三好桥(公路钢拱塔斜拉桥)在汽车荷载作用下的动态响应,通过测试得到不同速度的车辆通过时桥梁的竖向振幅和冲击系数,通过数值分析得到不同阻尼桥梁相应的动态响应和动力放大系数。分析结果表明:桥面平整的桥梁可采用数值方法计算桥梁的动态响应及其动力放大系数;主梁的位移和弯矩的冲击系数与车速呈波动变化,塔根弯矩的冲击系数、斜拉索和水平索最大索力和应力幅的冲击系数随着车速的增大而增大;不考虑阻尼时,桥梁各响应量的冲击系数的值偏大;考虑阻尼比时,各响应量的冲击系数随着桥梁阻尼比的增大而减小;阻尼比较小的桥梁,阻尼比对其动力响应影响较小。     

西堠门大桥索塔风致结构内力响应研究

针对西堠门大桥北索塔施工最大悬臂、成桥运营和成桥阶段百年一遇大风作用3种状态,建立索塔结构的空间计算模型。考虑0°和900风偏角,分析索塔的风致内力响应及阵风响应系数。其中,静风引起的结构内力响应采用静力有限元法计算,脉动风引起的结构抖振内力响应采用动力有限元法和虚拟激励法计算。计算结果表明：在上述3种状态,随着塔柱标高的降低,塔柱风致弯矩响应呈现逐渐增大的趋势,而阵风响应系数呈现逐渐减小的趋势。     

车路耦合条件下沥青混凝土路面变形特性时域分析

考虑路面不平整度激励下车路耦合振动的研究主要是在频域范畴内利用线弹性模型进行。利用有限元方法建立了考虑路面不平整度因素的车路耦合非线性数值模型,分别研究了不同路面不平整度、不同车辆行驶速度、不同车辆载重和不同路基强度等影响因素下的道路结构振动响应情况。考虑道路结构本身的复杂性,每一结构层对振动的响应均会表现不同,为了突出和便于比较影响因素下的变化趋势,故取路表位移响应作为研究对象。研究发现:无论在何种路面条件下行驶,道路位移响应都可以明显地分为3个阶段,暂称为:车辆临近、车辆进行和车辆离去;路面平整度越差,路面结构位移也越大,C级路面下的最大位移量是A级路面的1.31倍;路面响应的最大位移峰值主要受车辆自重影响,而在车辆进行阶段出现的一些小的位移振动峰值主要受路面不平整而引起的随机振动影响,而且这些小的振动峰值随着路面不平整度的变差而增大,随着车辆行驶速度的增大,路面最大位移量变小,但是最大位移量的变化幅度很小,趋势不是很明显;车辆超载后,路面最大位移量增大明显,超载比例达到100%情况下,路面变形增大幅度在50%~109%之间;路基强度降低后,路面最大位移量明显增大,路基强度降低28%后,路面变形增大幅度在15%左右。     

大跨度斜拉桥在车辆作用下的随机振动

建立了车桥耦合系统的空间运动方程,编制了车-桥系统随机振动响应的计算程序,该程序不特定具体桥梁形式和构造,具有一定的通用性。结果表明:四轮受到的路面非平稳随机激励的幅值与车辆速度有关且随车速的增大而增大;车辆匀速行驶时,冲击系数并不随车辆数目的增加而增加,只有当车辆加速行驶时,冲击系数才具有随车辆数增加而增加的趋势。     

盾构施工参数对地铁穿越公路桥梁桩基的影响

为了提升地铁穿越公路桥梁桩基的稳定性,考察了盾构施工过程中开挖步数、掌子面推力和注浆压力对桩基变形的影响。结果表明,随着开挖步数的增加,桩基横向水平位移与桩身埋深关系曲线逐渐转变为“鼓凸”状,且随着开挖步数增加,桩基横向水平位移呈现逐渐增大的趋势。掌子面推力不会对桩基横向位移造成明显影响,但随着掌子面推力逐渐增大,桩基纵向位移呈现逐渐增大的趋势;随着注浆压力增加,桩体横向位移逐渐增大而纵向位移逐渐减小。在对地铁穿越公路桥梁桩基进行盾构施工过程中,可以通过调整注浆压力来对桩体变形进行控制,从而最大限度的保证桩体的稳定。