基于实验模态的桥梁结构动力分析理论研究

桥梁结构动力试验包含自振特性测试和各种条件的行车试验。实际检测时主要是利用测试冲击系数和自振频率这2项参数对桥梁结构承载能力进行评价,对于阻尼、振型等测试结果没有评判方法,仅列在检测报告中供参考。在实测中发现,频率、振型、阻尼的测试结果与设计计算值差异性较大,因此可以推断按设计值计算的结构动力响应(地震、抗风)计算结果与实际响应也应有较大差距。以基于振型分解法的理论作为基础,提出采用试验模态的实测数据进行动力计算,进而可以较为准确地评价桥梁结构的动力响应。     

含局部焊接细节的桥梁钢桁架模型试验研究

从桥梁结构多尺度损伤有限元模拟的研究需要出发,结合桥梁工程项目背景,利用相似模型试验的理论、方法,从试验研究的角度探讨了含局部焊接细节的桥梁钢桁架结构静动力响应规律;并利用Ansys软件对拟试验的钢桁架模型试样进行了有限元建模,进行了结构模态和应力响应的初步计算分析,并和试验结果进行了对比,结果表明实测信息可以满足研究的需要。     

单索面斜拉桥模态参数测试与分析

根据某双塔单索面预应力混凝土斜拉桥结构受力特点,采用有限元软件对桥梁结构进行建模计算分析。基于现场模态试验,测试桥梁结构的模态参数,分析桥梁结构的动力特性,评价桥梁承载能力。结果表明,理论分析与实测模态参数分析的结果较为吻合,主桥整体刚度良好,结构传递振动能力及均质性较好。     

运营状态下杨浦大桥模态试验与状态评估方法研究

利用频域一空间域分解法,建立桥梁运行模态识别方法.该方法对桥梁在实际运行状态下车辆激励的响应测量数据进行无偏功率谱估计;然后采用奇异值分解技术,将随机响应数据空间分解成信号和噪声2个子空间,得出模态指示函数;并利用空间模态滤波技术分离出单一模态,准确识别出桥梁结构的模态参数.通过对杨浦大桥进行动力试验,测试桥梁在环境激励下的振动信息,采用该方法分析得到桥梁结构的动力参数,并与有限元计算结果相对比,有效实现了对桥梁结构整体状态和工作性能的评估.     

城市轻轨连续刚构桥动力特性分析

自振频率、振型等是反映桥梁结构动力特性的模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据。以某轻轨连续刚构为例,采用大型桥梁专业分析软件MIDAS建立该桥的有限元计算模型,对其进行模态分析,得出相关模态参数,其计算结果可供桥梁设计和成桥检测时参考。     

基于模型修正梁格法的车桥耦合振动分析系统

首先以一座钢桁架连续梁桥为工程实例,建立尽可能考虑结构特点的初始有限元模型,并结合现场试验采集的静、动力实测数据,建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数,通过有限元模型修正获得能够反映结构真实状态的基准有限元模型;其次介绍了梁格法桥梁车桥耦合振动分析模块以及静载试验整车加载模块编制思路,并嵌入自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的梁格法车桥静动力分析模块,并将静动力荷载工况下的实测响应、BDANS计算值与通用软件ANSYS计算值三者进行了相互校核和对比。结果表明:BDANS静力分析模块的计算结果与ANSYS静力计算结果完全吻合,BDANS动力分析模块在不同行车工况下的动力计算响应趋势与实测响应趋势保持一致,从而验证了该分析模块的可靠性。     

150 m提篮式钢系杆拱桥荷载试验研究

该文介绍了川杨河桥荷载试验的主要内容和方法,结合理论计算,对该桥梁结构的实测应力、挠度及模态参数进行对比分析。试验结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足设计要求。研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考。     

某大跨度混合梁斜拉桥模态分析与试验研究

桥梁结构的动力特性(如固有频率、阻尼系数和振型等)只与结构本身的固有性质有关,是结构振动系统的基本特征。桥梁结构在运营期间一旦有较大损伤(如梁体开裂、基础状态恶化等),结构的动力参数(如频率、阻尼等)将出现较大变化。文中通过广东汕头礐石大桥主桥模态试验,将试验测试结果与往年测试结果及理论计算结果进行对比,分析大桥结构的实际工作状态,评估桥梁结构的安全可靠性,同时为使用阶段结构评估积累原始数据,修正并完善桥梁的有限元计算模型。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析与动力荷载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。该文通过建立有限元模型进行模态分析和动荷载试验分析来获得中承式钢筋混凝土拱桥的计算和实测自振特性,并测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算结果进行分析、比较,得到该桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

匝道曲线梁桥自振特性分析与动力荷载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。该文通过建立有限元模型进行模态分析和动荷载试验分析来获得梁拱组合桥的计算和实测自振特性,并测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算分析结果进行了比较,得到该桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

庙嘴长江大桥三江桥静动载试验分析

为检验庙嘴长江大桥三江桥实际受力和工作状态,判断结构承载能力,依托三江桥静动载试验,结合有限元模型计算结果,对桥梁结构的实测位移、索力增量、结构应力及动力特性进行分析研究。结果表明,结构测试结果与理论计算结果能很好地吻合,桥梁结构工作状况处于弹性范围,桥梁实际强度、刚度和承载能力满足设计及规范要求。     

红水河斜拉桥在车辆通过时的动力响应分析

通过理论计算和现场实测,分别得出红水河铁路斜拉桥在机车通过时的动力响应,并将两种方法得到的结果进行分析和比较。结果表明,红水河铁路斜拉桥在机车荷载作用下的横向动位移幅值介于0.6~1.4 mm之间,动挠度幅值介于17.9~20.2 mm之间。计算结果与实测结果接近,较客观地反映了桥梁结构的动力响应规律。     

基于规范的蝶形拱桥试验冲击系数评估

冲击系数是衡量桥梁动力效应的重要指标。目前,各国桥梁设计规范均采用简化公式计算冲击系数,然而这通常难以准确描述复杂桥梁结构的动力效应。为了研究某蝶形拱桥的动力冲击系数,通过动力试验得到了桥梁的模态参数和关键截面的冲击系数,并结合国内外典型规范评估了试验结果。首先,介绍了桥梁的工程概况及动力试验工况。其次,利用环境振动试验得到的结构加速度响应,结合频域算法识别了桥梁的前6阶模态参数。利用行车和跳车试验数据,获得了主拱、主梁关键截面的应变冲击系数。最后,总结了国内外桥梁设计规范关于冲击系数的规定,根据冲击系数的计算依据将规范分为4类:基于跨径、基于频率、基于桥梁种类、基于车轴数量等其他方式的冲击系数计算方法。结合国内外规范评估了试验结果。结果表明:桥梁实测基频为0.586 Hz,振型特征为主拱及主桥一阶横向振动;前6阶频率和振型的实测值与计算值吻合良好;行车工况下,主拱和主梁跨中截面应变冲击系数介于1.12～1.23之间;跳车工况下,应变冲击系数介于1.21～1.74之间;不同规范对该桥冲击系数评估结果不同,并与试验值有一定差异;基于频率和跨径计算的冲击系数与试验值相对较为接近;复杂桥梁结构的冲击系数确定仍依赖于试验方法。     

空间缆索自锚式悬索桥模态贡献系数分析

根据结构动力学及模态分析理论,推导结构模态贡献系数计算公式,编制相应的计算机程序;针对空间缆索自锚式悬索桥结构特点,计算分析该复杂桥梁结构的模态贡献系数.研究结果可指导复杂桥梁结构动力特性测试方案的制定,并有效匹配复杂结构试验分析与理论计算模态.     

具有弹性体支座的多跨斜桥动力分析评价

通过实测和理论分析,研究了一座三跨斜桥的动力响应。该桥采用钢主梁,钢筋混凝土桥面结构和弹性体支座。该项研究通过在现场大规模布设由无线传感器网络支持的加速度计获取了振型参数。通过输出系统识别技术,提取了结构前20阶自振频率、阻尼比和振型。借助于三维有限元法,完成了结构线性动力响应分析,并将基于美国桥梁设计规范规定的多振型谱分析最低要求得到的计算结果和现场实测结果进行了比较。分别根据美国和澳大利亚桥梁设计规范计算了理想约束下的支座在压、剪、弯状态下的线弹性刚度。研究结果表明:按照每种设计规范计算支座刚度,对钢筋混凝土弹性体支座支承的桥梁进行线性动力分析,所得到的多阵型位移值相关性强且偏于安全。     

大跨山区钢桁梁悬索桥动力特性理论分析和试验研究

选定一座主跨跨径为856 m的简支钢桁梁地锚式特大悬索桥,首先建立桥梁结构空间分析模型,同时考虑非线性因素对结构动力特性的影响,从理论上分析结构的基本动力特性响应。然后通过成桥状态下移动荷载模拟测试,将桥梁结构模态振动响应与相应理论分析结果进行比较分析,并分析结构在跳车和刹车状态下的响应。结果表明:现场各阶基频测试值大于理论计算值,即悬索桥的成桥实际刚度大于其理论值;桥梁结构抗冲击能力较强且具有较强的能量耗散能力。     

杨浦大桥动力特性测试与评估

上海杨浦大桥为主跨602m的双塔空间双索面钢-混结合梁斜拉桥,连续服役已有20年。在对大桥自振特性进行有限元分析的基础上,采用环境激励法进行现场实测,获取了包括索塔、主梁在内的全桥整体动力特性,实测结果与理论计算基本吻合;以竣工时结构完好状态下的实测动力特性为基准,通过历次模态试验结果比对分析,研究了大桥结构整体状况的变化程度及原因,结果表明该桥运营以来自振特性几乎没有发生变化,桥梁整体状态良好。     

大跨度提篮拱桥动力特性参数分析

动力特性是影响桥梁结构安全的重要因素。为研究大跨度提篮拱桥的动力特性,以菜园坝长江大桥为工程背景,基于Midas civil 2012建立了主桥有限元模型,利用子空间迭代法计算了主桥的动力特性;通过脉动试验进一步对有限元模型进行了确认。在确认后的有限元模型基础上,研究了包括矢跨比、内倾角、拱肋刚度等主拱结构参数对动力特性的影响。结果表明:桥梁模态呈低频、密集分布特点,模态耦合程度高;矢跨比对结构竖向振动频率影响较大;拱肋内倾角对横向振动频率影响明显;拱肋刚度的提高会导致竖向横向振动频率的小幅增加。研究结果可为同类型桥梁动力设计和安全评估提供参考。     

拓宽方式对拼接加宽桥梁动力性能的影响分析

为了研究不同拓宽方式对拼接加宽桥梁动力性能的影响,利用模态分析的特征方程、子空间迭代法和ANSYS中的模态分析方法对旧桥铰链拓宽和刚接拓宽的固有频率、振动、结构刚度进行分析,研究不同拓宽方式下桥梁模态参数和动力响应。结果表明,旧桥模型与新桥模型的动力性能相似,都具有良好的协同工作性能;不同拓宽方式对桥梁的动力性能影响几乎一致;桥梁拓宽改善了旧桥动力性能;刚接拓宽对旧桥动力性能改善更加有利。     

动力荷载试验在桥梁运营状态评价中的应用

随着服役年限以及车流量的增加,我国不少桥梁结构均处于带病超负荷工作状态,存在较大的安全隐患。为有效掌握桥梁结构实际运营状况,本研究拟采用动力荷载试验的手段,结合现场试验与有限元对比分析,研究了某大跨度连续箱梁桥的频率、阻尼比、振型以及动力系数等动力参数,结果表明:有限元计算结果与实测数据相对吻合,同时实测频率与理论计算频率比值范围为1. 01～1. 03,依据结构动力学反算的挠度校验系数为0. 94～0. 98,由此可知结构刚度储备不足。