双链式悬索桥车桥耦合振动研究

采用单个移动质量-弹簧-阻尼模型模拟车辆,应用达朗贝尔原理和位移协调条件,推导出车桥耦合振动的运动方程.考虑几何非线性及桥面不平度因素,就车辆沿桥纵轴向中心行驶和偏心行驶2种工况,探讨单个移动车辆荷载对双链悬索桥振动响应的影响.针对桥面设计理论竖曲线、水平竖曲线、运营20多年后实测竖曲线,综合考虑桥面不平度,探讨在单个移动车辆荷载下双链悬索桥的车振响应特征.这对该类桥动力性能评估及动力加固设计都有积极的意义.     

连续梁在行驶车辆作用下的动态反应

把桥梁和车辆看作两个分离体系,把车辆视为二维非线性模型,并考虑到桥面的路面不平度影响,应用虚功原理和模态叠加法分别建立振动方程,在车辆与桥梁接触点采用接触力和位移协调的条件,利用迭代技术求解二者之间的相互作用力。以一座三跨连续梁为例,计算了该桥的动挠度曲线和相应的冲击系数。结果显示车辆在边跨行驶时中跨跨中截面的冲击系数要远大于车辆在中跨行驶时的冲击系数,桥梁在车辆动荷载作用下的冲击系数与车辆动力特性、车速、桥梁动力特性以及路面不平度等密切相关,仅仅看作桥梁基频的函数是过于简化的。     

关于公路桥梁冲击系数的探讨

参照简化的车辆模型和桥梁模型建立车-桥相互作用的数学模型,给出在移动车辆荷栽作用下连续梁桥各截面动力响应的时程曲线和连续梁桥前几阶模态的振型曲线,研究表明,连续粱桥各控制截面起主要作用的模态并不都一样;另外,数值分析表明,对于连续梁桥,冲击系数公式仅考虑桥梁第一阶频率是不合理的。     

基于跑车试验的连续梁桥承载能力快速评定方法研究

桥梁跑车试验的动力响应中包含着静力响应,基于简支梁在匀速常量力及简谐力作用下的动力响应的频率成分分析,提出利用低通滤波从跑车位移曲线提取静力位移的方法,并推广到连续梁桥;通过仿真分析,介绍了提取静力位移的过程,结果表明,该方法能对动挠度曲线中的静力成分和动态成分进行准确分离;最后对某6跨变截面连续箱梁桥在跑车车辆作用下实测动挠度曲线进行分析,得到其广义影响线,进而按照静载试验方案布置车辆,得到静载试验挠度的估算值。本方法得到的挠度校验系数与静载试验结果基本相当,可代替静载试验对连续梁桥进行承载力快速评定。     

连续弯梁桥车—桥系统动力分析

本文提出连续弯梁桥在车辆动荷载作用下的耦合振动分析方法，将弯梁桥离散成多自由度体系，采用水平曲梁单元及集中质量，计入瑞雷粘性阻尼的影响，车辆力学模型采用双轴分段双线性弹簧-质量的二自由度体系，应用数值方法，分析车辆振动荷载作用下的桥梁动力响应，探讨了车辆行驶速度、桥梁弯道半径、刚度比、桥面不平及频率比对桥梁挠度及弯矩动态增量的影响，编写了计算机程序（Fortran)。数值计算结果与简支曲梁无限自由度解[1]的结果相吻合。     

逐跨施工连续箱梁的徐变对剪力滞效应的影响

为了分析混凝土徐变对箱梁剪力滞效应的影响,针对逐跨施工连续梁桥,根据铁路桥涵混凝土设计规范要求,考虑混凝土滞后弹性变形和各跨加载龄期的不同,采用有效弹性模量法计算结构徐变次内力,应用能量变分法分析徐变对箱梁剪力滞效应的影响.结果表明:对于逐跨施工的两跨连续梁,徐变增大了负弯矩区的截面应力,减小了跨中正弯矩区的截面应力,同时徐变增大了梁轴向的剪力滞系数,使剪力滞效应更加明显.     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

车-桥耦合振动条件下T梁桥荷载横向分布分析

通过对车-桥耦合振动力学模型的分析,利用车轮和桥面的位移协调方程将车辆振动方程和桥梁振动方程联立求解并对T梁桥荷载横向分布规律进行了动力分析.结果表明:T梁桥荷载横向分布的动力规律与静力规律相比存在较大差异,荷载横向分布系数为时间的动态变化函数;车-桥耦合振动对于跨中挠度横向分布系数的影响很小,对于跨中梁底正应力横向分布系数、支点剪力横向分布系数的影响则不可忽视;荷载横向分布系数与车辆行驶速度之间虽无明确的变化规律,但是车辆行驶速度对跨中梁底正应力和支点剪力横向分布系数的影响应引起足够的重视;路面不平度等级对荷载横向分布系数的影响较小.     

高阻尼橡胶支座对连续梁桥抗震性能的影响

抗震设计是连续梁桥设计的重要环节,在介绍高阻尼橡胶支座的基础上,研究其对连续梁桥抗震性能的影响。研究发现:高阻尼橡胶支座可以改变连续梁桥的动力特性,可以大幅减小连续梁桥的内力和位移响应,是一种有效的减隔震装置。     

箱型截面曲线连续梁桥的预应力分析

本文以薄壁结构弯曲和扭转分析为基础,推导出两种曲线连续梁桥的预应力设计方法。方法Ⅰ只抵消截面弯矩;方法Ⅱ不仅抵消截面弯矩,而且抵消截面扭矩和剪力。通过工程实例对两种方法进行比较和分析。     

构造形式对钢管混凝土拱桥动力性能的影响

为研究钢管混凝土拱桥的动力特性,以黑龙江省哈同公路依兰牡丹江拱桥为例,应用大型有限元软件ANSYS建立了8种结构形式组合的拱桥空间有限元模型。在不同结构形式下,以匀速移动常量力作用在桥面上来模拟车辆对桥梁的强迫振动,得到了跨中截面和拱顶截面的竖向、横向位移以及加速度响应的极值：并得到了拱顶截面和1／4拱肋截面的动内力极值,分析出各种结构形式对桥梁强迫振动特性的影响。为改善大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力性能提供理论依据。     

车-桥耦合振动的动力响应分析

通过三角级数叠加法模拟桥面不平顺激励,运用大型有限元通用分析软件ANSYS的耦合技术对车-桥耦合振动进行了分析.提出了5个自由度的车辆模型模拟重车,160个梁单元模型模拟简支梁桥,把车辆和桥梁结构视为2个系统,利用Newmark-β法求解车-桥耦合振动方程组,进行了桥梁结构振动的位移、弯矩的响应研究.得到了桥梁跨中最大位移和弯矩都不是发生在桥梁跨中位置;随着桥面不平顺有明显的变化,随着桥面状况的变差,其响应越来越大.     

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

高速列车激励下大跨连续梁拱桥振动响应分析

以某大跨连续梁拱桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立了该桥的3D动力分析模型,高速列车以质量-弹簧-阻尼模拟为多体系统,对高速列车作用下大跨连续梁拱桥的车桥动力响应进行了仿真分析;在此基础上,探讨了不同列车参数对桥梁的动力响应影响。分析表明:在高速列车激励下,连续梁拱桥的最大动态响应均发生在列车行驶至各跨跨中附近时;列车速度对桥梁动力响应的影响较大,而列车弹簧刚度对桥梁动力响应的影响相对较小。     

地震作用下近断层连续梁桥弹塑性分析

为了评估地震作用下近断层大跨度连续梁桥抗震性能,以山区某大跨度连续梁桥为研究对象,基于有限元数值方法进行抗震分析与性能评价。选取近场脉冲型地震波与非脉冲地震波,分别对大跨度连续梁桥进行弹塑性非线性动力时程分析。对比分析不同脉冲周期的地震下近断层大跨度连续梁桥设计控制截面的内力和变形响应,研究了脉冲周期对结构地震响应的影响规律。最后引入Ap/Vp来表征地震动的特征,基于弹塑性分析模型进而研究矮墩大跨连续梁桥在不同Ap/Vp下的地震响应特征。结果表明：不同脉冲周期对结构响应的影响程度不同,中等周期脉冲（6.99 s左右）比长周期脉冲（11.93 s左右）地震作用下结构响应改变率最多增加了11.9倍;1号墩横向和2号墩横向地震响应的变化规律总体相似,均随着Ap/Vp值的增大呈先增大后波动性下降的趋势。     

基于耦合的沥青混凝土桥面铺装动力响应

为研究耦合作用下沥青混凝土桥面铺装层对车辆荷载的动力响应,采用MATLAB软件求解由梁单元建立的车辆与桥梁及其铺装层结构的耦合振动方程,得到耦合作用下车辆对铺装层的荷载作用;将上述荷载转化成面荷载施加在由实体单元建立的有限元模型上并借助于ANSYS软件进行计算,得到不同工况下铺装层结构的动力响应;确定铺装层结构设计的控制指标并分析不同车速、不同不平度以及是否考虑耦合作用对各控制指标的影响,为铺装层结构的设计提供理论依据。     

简支斜板的车-桥耦合振动分析

利用Ansys计算了简支斜板桥不同斜度时的自振频率,分析了基频系数和前5阶频率随斜度的变化．用薄板单元模拟简支斜板桥,用移动质量模型模拟车辆,建立了车-桥耦合振动分析方法,分别考察了斜度、车辆速度及车辆行驶方式对斜板桥挠度和弯矩冲击系数的影响,得出了斜板桥冲击系数随斜度、车辆速度及车辆行驶方式的变化规律,得到了基频随斜度的增大而增大、冲击系数与车辆速度没有单调递增或递减规律及不同截面位置的挠度和弯矩冲击系数不同等结论．     

强震作用下连续箱梁桥破坏的反应谱分析

基于反应谱分析法,揭示了强震作用下箱梁桥破坏机制。考虑3种工况,运用有限元软件Midas对连续箱梁桥破坏进行数值模拟,从全桥地震反应谱位移图发现了强震作用下桥台台顶变形位移值十分明显。通过对主梁内力响应变化规律研究,揭示了横、纵向地震控制梁桥破坏的不同内力;证明了桥墩和跨中截面属于地震响应敏感部位。     

基于动态模量力学响应理论水泥混凝土桥面结构荷载特性分析

以娄新高速公路水泥混凝土桥桥面铺装层间处置为实际研究背景,根据工程不同桥型,应用有限元方法空间进行实体建模,运用动态模量力学响应理论深入分析汽车在不同行驶状态下铺装层层间结构荷载力学响应特征,初步提出层间剪切强度、粘结强度控制指标,为深入进行湖南省娄新高速公路水泥混凝土桥桥面层间处治研究,提供理论依据。     

斜靠式拱桥振动特性分析

以拉萨市柳梧大桥主桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立空间有限元计算模型,分别对其动力特性、地震响应、副拱倾角变化对结构性能的影响进行分析。计算结果表明:该桥的低阶振型以桥面系的横弯为主,桥面系横向刚度较弱;地震波单向输入和三维输入时,主副拱各控制截面内力的变化规律和影响程度不同;副拱倾角增大可显著提高结构的横向刚度,能减小拱肋面外弯矩和拱顶横向位移,而对主拱轴力影响相对较小。