高架轨道-桥梁耦合系统振动特性分析

分别建立了钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统、弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的有限元模型,分析比较了该2种轨道-桥梁耦合系统在不同桥梁支座下的振动特性。结果表明,桥梁弹性支座降低了系统的刚度,从而使系统的固有频率低于刚性支座下的固有频率;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统的固有频率随着轨道板下弹簧刚度的增大而增大;扣件刚度的改变对于弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的振动特性几乎没有影响;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统以及弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的固有频率均低于桥梁自身的固有频率。     

跨座式单轨固定铸钢支座接触应力研究

为了研究跨座式单轨固定铸钢支座铰轴与摆孔之间的接触应力,应用Hertz接触理论,分析影响铸钢支座接触应力的主要因素。采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立固定支座的三维有限元模型,通过计算得到固定支座的接触应力。对支座进行静力荷载试验,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元分析结果的可靠性。最后借助有限元分析手段,计算铰轴直径变化对接触应力的影响。结果表明,固定支座在设计静力荷载作用下的接触应力满足要求,并且铰轴材料具有较大的强度富余;铰轴直径的尺寸会影响支座接触应力的大小,且存在最优铰轴直径使支座接触应力最小,可以为铸钢支座结构的设计与优化提供指导。     

支座参数对跨坐式单轨车辆运行平稳性的影响

为发展城市跨坐式轨道交通,提高旅客乘坐舒适度,有必要分析轨道梁支座对跨坐式车辆运行平稳性的影响。通过动力学仿真软件建立车桥耦合动力学模型,对轨道梁和支座的车辆动力响应进行仿真计算。利用有限元软件对轨道梁支座耦合振动进行谐响应分析,通过支座刚度和支座跨度与最大车体振动加速度的关系来探究改变支座参数对跨坐式轨道交通耦合振动的影响。研究得出支座参数对跨坐式车辆平稳性的关系曲线,可为指导设计新型轨道梁支座、选择合适的轨道梁支座刚度和支座跨度作参考。     

双拼单线梁组成临时运架梁通道的关键技术研究

为保证架桥机安全通过渐变式轨道梁体,成都轨道交通10号线二期工程花桥站采用了双拼单线梁运梁过站的方法。该方法将单线梁暂时并拢,使其位于线路正中位置,同时安装临时支座固定,形成临时的运梁通道。待全线运梁、架梁工作完成后,再将其横移至线路设计位置。为验证该方法的可行性,利用MIDAS/Civil软件建立了花桥站轨道梁的有限元计算模型,从轨道梁体的纵桥向、横桥向强度以及整体抗倾覆稳定性3个方面详细验算了梁体的力学参数在双拼单线运梁荷载作用下的变化,完成了双拼单线梁运梁过站的数值计算,为花桥站渐变式双拼单线梁运梁过站专项施工提供了技术支持。     

X形钢阻尼器盆式支座设计与分析

将X形钢阻尼器与单向滑动盆式支座进行组合,设计了一种新型支座——X形钢阻尼器盆式支座。该新型支座通过X形钢阻尼器的弹塑性变形和盆式支座的摩擦来消耗能量。通过有限元数值模拟及试验研究相结合的方式对新型支座的力学性能进行了研究。结果表明:数值模拟结果与试验结果相吻合,新支座的滞回曲线饱满,有较好的耗能效果。     

变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。     

城市轨道交通高架桥动力学性能仿真研究

用大型软件MSC/PATRAN建立城市轨道交通系统车/桥有限元模型,将轨道不平顺作为车/桥耦合振动的激励源,并采用有限元软件MSC/DYTRAN计算耦合系统在普通板式橡胶支座和钢弹簧支座两种情形下的振动响应。计算结果显示,钢弹簧支座能更有效地降低梁体与桥墩的振动加速度。虽然在采用该减振措施后,车体的振动加速度值有所增加,但旅客乘座舒适度和列车平稳性指标仍在允许范围之内。对钢弹簧支座刚度参数的优化研究表明,当刚度系数值为2 54×108N·m-1时,车/桥耦合系统对环境的振动影响最小。     

跨座式PC轨道梁支座接触应力研究

为了研究跨座式PC轨道梁支座在正常运营荷载作用下的力学效应,以及销轴与摆孔之间的摩擦接触应力和滚滑运动状态,从界面力学的赫兹接触原理角度出发,采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立跨座式PC轨道梁铸钢支座独立模型。分析直线轨道梁支座的应力应变情况,并对比不同跨度及半径的曲线轨道梁支座的应力状态;讨论不同类型荷载作用对支座应力集中的影响程度,并提出在弯道处做超高设置减小横向扭矩,从而降低曲线梁支座应力的有效措施。结果表明,在正常运营荷载作用下,直线梁支座的接触应力应变满足要求;曲线梁支座应力超限,且半径越小应力越大;同一荷载作用下,活动支座滚轴和承压板接触应力高于上下摆的接触应力,且横向扭矩对支座应力的影响最显著。     

轨道梁结构对中低速磁浮车轨耦合振动的影响

建立了双级电磁悬浮控制器模型,轨道梁采用Euler-Bernoulli模型,基于单点悬浮控制系统建立"车辆-控制器-弹性梁"耦合动力学数值模型。对控制参数引起的车轨耦合失稳振动的特性进行分析,仿真计算不同轨道梁结构参数下,对中低速磁浮车轨耦合振动影响进行研究。结果表明:发生频率较低的车轨耦合振动时,轨道梁结构参数的改变对车轨耦合振动无明显影响;发生频率较高的车轨耦合振动,轨道梁固有频率随轨道梁结构而改变时,对车轨耦合振动影响明显;轨道梁固有频率不随轨道梁结构参数改变时,对车轨耦合振动无明显影响;轨道梁结构阻尼可以有效抑制车轨耦合振动响应。低频车轨耦合振动,轨道梁结构改变无法控制车轨耦合振动,车轨发生高频耦合振动时,增大轨道梁结构阻尼比及改变轨道梁固有频率均能有效控制车轨耦合振动,因此实际工程中可以考虑轨道梁下安装阻尼器和吸振器来改变轨道梁结构参数和结构阻尼来抑制振动。     

考虑活动支座摩阻的大跨连续梁桥上梁轨相互作用研究

为探究活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路梁-轨相互作用的影响,基于梁-轨相互作用及有限元理论,将活动支座摩阻等效为非线性弹簧,建立可考虑活动支座摩阻的连续梁桥上无缝线路空间耦合模型,对考虑活动支座摩阻前、后的钢轨及桥墩结构受力变形展开对比分析。结果表明,活动支座摩阻增强了连续梁与无缝线路的纵向约束,当活动支座摩阻率从0增大至0.06时,温度作用下,连续梁桥上钢轨纵向力及梁轨相对位移峰值分别减小了24.32%和29.89%,连续梁桥固定墩纵向力增加了2.44倍;制动荷载作用下,钢轨制动力、梁轨相对位移及连续梁桥固定墩纵向力分别减小了53.51%、56.94%和41.63%;断轨工况下,部分断轨力通过活动支座摩阻传递给非固定墩,连续梁桥固定墩纵向力减小了60.64%,钢轨断缝值减小了3.3%;活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩纵向力影响较大,建议在大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩设计中考虑活动支座摩阻的影响。     

变宽道岔连续箱梁偏载系数研究

以7×32 m双线变三线道岔连续梁为例,基于理论和数值模拟方法研究活载作用下道岔梁弯矩和支座反力的偏载现象;分析道岔梁弯矩偏载效应沿截面横向分布规律以及支座反力的偏载规律,最后给出道岔梁纵向计算的偏载系数合理值。     

浮置板轨道结构的振动频率分析

浮置板轨道结构在城市轨道交通中的减振降噪效果最显著,而其减振性能与它的固有频率有关.通过建立浮置板轨道有限元分析模型,对浮置板轨道进行了模态分析.分析了浮置板轨道的断面形状、弹性支座刚度、浮置板长度、弹性支座布置间距等对浮置板轨道系统振动频率的影响.分析结果可为浮置板轨道结构的优化隔振设计提供一定的理论依据.     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

轻型双柱墩桥振动试验研究

结合轻型墩横向刚度合理值研究 ,对某典型的轻型双柱墩桥进行全面综合的动力试验 ,分析研究该桥的动力特性、墩梁体系横向振动、支座对桥梁横向振动的影响及列车通过该桥的抗脱轨安全性 ;综合评估轻型双柱墩桥的横向动力性能。     

高速铁路空沟减隔振措施数值分析与模型试验

空沟减隔振措施由于隔振效果明显、施工方便而在高速铁路减隔振工程中得到广泛应用。通过有限元软件ABAQUS对距离振源一定远固定位置处的振动情况进行数值分析,并通过缩尺模型试验分析相似工况下空沟减隔振措施的减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素。对比分析结果表明:设置空沟可有效地阻隔振动波在土体中的传播,使土体的振动加速度明显减弱;空沟深度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响显著,设置空沟减隔振措施可使该区域的振动加速度衰减20%~60%;空沟宽度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响不明显,宽度的增加不能很好地降低该区域的振动加速度。     

一种基于频率变化的铸钢支座故障识别方法

重庆市跨坐式单轨交通轨道梁铸钢支座的状况关系到整个单轨交通运行的安全性.提出一种基于频率变化的新方法来识别铸钢支座存在的故障.通过改变铸钢支座锚固螺杆的紧固力矩,测量前5阶固有频率,计算各阶固有频率变化率,并根据平均固有频率变化率的大小对现场运营线的铸钢支座做出安全、预警等判断.     

锤击固有频率法弹条扣压力无损检测仪研发及应用

针对铁路服役弹条实时扣压力不能定量检测问题，研究弹条扣压力激振频率采集测试技术，提出利用弹条扣件系统结构应力与固有频率的关联特性进行弹条扣压力检测方法。对服役弹条Ⅱ型扣件各阶模态和振型进行有限元分析，得到振动传感器最佳布设方向及位置；开展基于弹条在不同激励强度下的响应分析，提出锤击装置锤击力、方向及位置方案。研制弹条扣压力无损检测仪，阐述检测仪硬件主体构成和软件系统功能。通过开展实验室环境下声响与振动传感器采集固有频率对比试验，初步验证了检测仪具有较好的应用效果与推广前景。     

损伤梁动力特性的空间有限元分析

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论和结构动力学理论,考虑混凝土的非线性本构关系,通过空间动力有限元分析,得到不同裂纹状态下梁的固有频率和模态振型,研究裂纹对简支梁振动响应的影响。研究结果表明:损伤结构动力特性对损伤的敏感性并不能简单地归结为对高频一定敏感,对低频一定不敏感,应视裂缝位置与振型节点关系而论。     

剪力键对摩擦摆式支座减隔震效果的影响

以粤东高烈度地区某连续梁桥为背景,提出ANSYS中对带剪力键的摩擦摆减隔震支座的数值模拟方法,通过建立全桥有限元模型,利用该数值模拟方法分析剪力键对摩擦摆支座减隔震效果的影响。通过改变摩擦摆支座的相关参数,研究参数变化对摩擦摆支座减隔震效果的影响。研究结果表明:在摩擦摆支座的摩擦因数较小且摩擦摆滑道曲率半径较大时,剪力键对采用摩擦摆支座的减隔震桥梁墩底弯矩影响较大,需要在地震反应分析时考虑剪力键的影响。     

桥梁测力支座监测系统设计与工程应用

桥梁测力支座及相应的监测系统可用于桥梁的健康监测,在普通球型钢支座基础上开发的一种新型桥梁测力支座,通过在支座内部设置测力结构,采用先进的传感器,外部配置数据传输系统实现实时测力及对桥梁施工和运营状态的远程监控。本文介绍了支座和监测系统的结构形式及工作机理,通过试验测定并在沪昆客专北盘江大桥得到工程应用。结果表明:提出的支座结构形式新颖,受力和传力机理明确,经试验室测试数据重复性好,性能稳定;选用的传感器及配套的数据传输系统性能良好,工艺成熟,输出信号稳定准确;研究成果可以监测桥梁结构的施工和运营状态,也可纳入桥梁健康监测系统,亦可供新制式轨道交通桥梁支座监测系统设计参考。