某大跨径双塔单索面矮塔斜拉桥动载试验研究

以某大跨径双塔单索面矮塔斜拉桥为依托工程开展数值仿真分析、动载试验和相关比较分析。分析结果表明:实测主梁前四阶竖向弯曲自振频率均比理论计算值大,结构有一定的刚度储备;实测主梁前四阶振型与计算振型基本吻合,未见明显变异区段;该桥梁的动力特性符合设计要求。在无障碍行车工况下,该桥测试部位的冲击系数均大于计算冲击系数,基本随车速的提高而提高;在制动试验和有障碍行车工况下,该桥测试部位的冲击系数相对较大,表明当桥面不平整时,桥面行车对桥梁结构的冲击效应将明显增大。对于结构基频较小的大跨径矮塔斜拉桥,按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)对桥梁冲击系数取值偏不安全或安全储备偏小,有待进一步研究和探讨。     

高墩大跨连续刚构桥的动载试验研究

以云南昌宁至永平公路昌宁县城～四季利河段某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,论述了该桥的动载试验内容与方法,并对试验结果进行了分析,结果表明:该桥振型正常,未出现变异,前三阶竖向弯曲自振频率实测值分别为0. 586Hz、0. 986Hz和1. 343Hz,与计算自振频率的比值介于0. 99～1. 03之间,说明该桥刚度基本正常,但存在导致刚度降低的损伤或病害。该桥第一阶竖向振型的阻尼比为0. 017,小于0. 05,在同类桥梁中处于正常范围;在无障碍跑车4个工况下,该桥冲击系数为0. 04～0. 10,动加速度为0. 038～0. 153m/s2,可满足行车舒适性要求,冲击系数、动加速度均与车速无明显的正相关性,动加速度与冲击系数之间也无明显的正相关性;在刹车动荷载作用下,该桥的动力加速度大于无障碍跑车。     

环形塔空间索面钢箱梁斜拉桥静动载试验研究

以某(65+95)m跨环形塔空间索面斜拉桥为依托,分析其受力特点和动力特性,并进行了静动载试验,测试了各静力加载工况下关键构件截面应力和位移,测试主桥主要振动模态的自振频率、阻尼比、振型;通过无障碍行车试验、紧急制动试验和有障碍行车试验,测试结构的冲击系数、动挠度,了解桥梁的承载能力和动力性能。试验数据与理论值对比分析结果表明:该桥静动力性能满足规范设计荷载标准要求,结构工作状态良好。     

雅康高速兴康特大桥主桥动力特性分析与试验研究

雅康高速兴康特大桥主桥为1 100m单跨钢桁梁悬索桥,加劲梁主桁采用带竖腹杆的华伦式结构,梁端设粘滞阻尼器。为评估该桥成桥动力性能,采用MIDAS Civil软件建立主桥有限元模型,分析动力特性;进行脉动试验,无障碍行车、制动、跳车和会车4种工况行车试验,对比分析主桥自振频率、振型,以及动应变冲击系数和动挠度冲击系数。结果表明:主桥计算基频较低,符合大跨度悬索桥柔性结构的一般特征,钢桁梁横向抗弯刚度较小,先出现侧弯振型;钢桁梁频率实测值大于理论计算值,实测振型无明显变异,整体刚度与质量分布达到设计目标,实测阻尼较小,实测纵飘振型较为滞后,支座、粘滞阻尼器有效削减了钢桁梁纵向振动;实测冲击系数较小,有障碍行车较无障碍行车冲击作用有所增强,未超规范计算值。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

双工字钢-混凝土板组合梁桥车桥耦合振动研究

双工字钢-混凝土板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁模态质量之比可达到1/10,可能出现过大的动力响应导致行车舒适性差,危及行车安全。为了研究该类桥车桥耦合振动机理及影响因素,对某在建的单跨35m四跨一联的双工字钢-混凝土板组合梁桥进行动力特性分析、车桥耦合振动数值模拟及行车动力响应测试。结果表明:该类桥前4阶固有频率较为接近,在不同载重和车速下可能会发生多个频率的振动,车辆过桥的附加惯性质量使结构的振动频率有所降低;试验车过桥的速度和加速度评估该桥舒适性较好;车辆载重与车速对冲击系数的影响复杂,无明显规律,路面等级越好和阻尼比越大,冲击系数越小,对桥面进行平整度处理和增加结构阻尼是降低振幅和车辆冲击效应及提高舒适性的有效方法。     

鄂东长江公路大桥主桥静动载试验

鄂东长江公路大桥为半飘浮体系双塔混合梁斜拉桥,为评定该桥的性能及承载力,结合有限元法理论计算分析,对其主桥进行实桥静、动载试验。由静载试验测得主梁和桥塔的位移、应力及斜拉索的索力,通过实测值与计算值的比较,得出该桥主桥结构竖向整体刚度、承载力、桥塔结构整体纵向抗弯刚度、斜拉索索力均满足设计要求。通过由动载试验测得的桥梁结构自振特性、冲击系数与计算值的比较,可知该桥的颤振稳定性、振幅、冲击系数均满足规范要求,结构动力性能良好。     

混凝土连续梁与悬索组合桥结构体系力学性能分析

为了解混凝土连续梁与悬索组合桥结构体系的受力特性,建立(70+185+70) m混凝土连续梁与悬索组合桥全桥空间有限元模型,计算其结构内力,分析垂跨比、边中跨比、主梁抗弯刚度对该组合结构力学性能的影响,并与同等跨径自锚式悬索桥进行对比。结果表明:混凝土连续梁与悬索组合桥主缆拉力和跨中挠度均小于同等跨径自锚式悬索桥,与同等跨径自锚式悬索桥相比,活载作用下组合结构主缆拉力小76.04%,跨中挠度小66.32%;组合结构前10阶自振频率均大于自锚式悬索桥,1阶自振频率约为自锚式悬索桥的3倍;组合结构的竖向刚度随垂跨比和主梁抗弯刚度的增大而增大,随边中跨比的增大而减小,与自锚式悬索桥变化规律基本一致。     

安庆长江公路大桥静动载试验研究

以跨径510m的斜拉桥——安庆长江大桥为例，介绍了斜拉桥静、动载试验的方法。静载试验中，测试并分析了静载工况下的主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量以及主梁与主塔相应的截面应力．动载试验中，测试了该桥的自振特性，并进行行车激振试验，分析桥跨结构在行车时的冲击作用试验结果表明主梁、塔在使用荷载下均处于弹性工作状态，桥跨结构设计合理，具有良好的强度与刚度，满足设计要求。     

刚性索自锚式悬索桥动力性能分析

平顶山市建设路立交桥主桥为刚性索自锚式悬索桥,运用MIDAS Civil有限元程序建立该桥的空间有限元计算模型,对其动力性能进行计算与分析。计算结果表明:该刚性索自锚式悬索桥的自振频率较大,竖向频率比横向和扭转频率小;桥塔的横向振型出现较早;主缆与吊杆刚性化能够有效提高桥梁结构的频率,特别是提高桥梁结构横向振动频率,控制索面的横向摆动;刚性索自锚式悬索桥与相同结构的柔性索自锚式悬索桥计算得到的桥梁振型基本一致,刚性索自锚式悬索桥振动频率比柔性索自锚式悬索桥频率有所提高。     

基于预紧弹簧系统的桥梁挠度冲击系数量测方法

为了提高桥梁挠度及冲击系数测试的稳定性,在传统悬锤法基础上,基于弹簧预紧效应,提出了预紧弹簧法。首先依据车-桥耦合振动理论,以简支梁桥为对象推导了车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动方程,进行了室内试验和系统数值验证;在此基础上分别建立了车辆-桥梁-悬锤系统和车辆-桥梁-预紧弹簧系统的有限元模型,利用数值解法分析了横向风荷载对悬锤法和预紧弹簧法测量主梁挠度及冲击系数的影响;根据建立的车辆-桥梁-预紧弹簧耦合振动系统,研究了影响该方法精度的关键性因素,并给出系统参数选型优化经验公式。最后,以一座30 m预制装配式简支箱梁桥为例,在随机车载激励下,进行支架法、悬锤法和预紧弹簧法3种方法的对比试验。研究结果表明：预紧弹簧法与传统悬锤法相比,冲击系数受风荷载影响较小;无风环境下,预紧弹簧法易受铁丝抗拉刚度、弹簧刚度和悬挂长度的影响,而与初始预紧力值无关;通过合理选用参数,预紧弹簧法能够实现主梁与系统同相位振动;工程实例表明该方法与支架法挠度冲击系数平均误差为6.1%,精度高于悬锤法测量结果,该方法也可为桥梁结构静动载大位移测试提供借鉴。     

宁波庆丰桥静、动载试验研究

宁波庆丰桥为主跨280 m的钢—混凝土混合梁自锚式悬索桥,为判断该桥实际承载能力、评价其在设计使用荷载下的工作性能,预测桥梁运营状况,为桥梁维修、管理提供技术依据,对该桥实施静、动载试验,测试并分析各静载工况下的主梁挠度、桥塔塔顶变位、吊杆索力增量、主缆索股张力增量、主梁与桥塔的截面应力,以及在动载试验中测试桥跨结构的自振特性,并进行行车激振试验,分析桥跨结构在行车激励作用下的冲击作用.结果表明,桥跨结构受力合理,具有良好的刚度和强度,动力特性良好,满足设计要求.     

现浇混凝土连续箱梁桥承载力试验研究

以6×20m现浇混凝土连续箱梁桥为试验对象,介绍了钢筋混凝土连续梁桥承载力试验的方法及结果评定过程。通过静载、动载试验和自振特性测试,获得了不同加载工况下桥梁各控制截面测点的挠度、应变、振动频率实测值并与相应理论计算结果进行对比分析,以此对桥梁实际承载能力做综合评价。结果表明,试验孔各测点的校验系数、实测冲击系数以及实测自振频率均满足设计和规范要求,由此评定该桥实际承载能力满足设计要求。     

弯桥荷载试验研究

某弯桥在浇筑桥面铺装时梁体出现了明显的翘起现象,为了了解该桥的整体受力性能,对该桥进行了静、动载试验,根据试验和理论计算结果对其承载能力及工作性能进行了评价.试验和理论计算结果表明:该桥在静载作用下桥梁控制截面的应力和变形满足设计要求,在动载作用下桥梁的振动频率、冲击系数和振动阻尼比等实测动态特性与理论计算结果吻合较好,该桥有较好的动力特性,竖向刚度满足要求.     

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。     

中央扣对小格拉钢桁梁悬索桥动力特性影响研究

以小格拉钢桁加劲梁悬索桥为研究背景,用MIDAS2012分析软件建立该桥空间有限元模型,采用子空间迭代法对该桥自振特性进行分析,研究了设置不同种类中央扣对该桥动力特性的影响。结果表明中央扣的设置增强了结构的整体刚度,各阶自振频率值均不同幅度增大,其中刚性中央扣对结构振动特性的影响比柔性中央扣大。     

某先简支后连续宽幅小箱梁静动力性能与荷载横向分布研究

本文以某宽跨比为1:1先简支后连续预应力小箱梁桥为背景,通过静动载试验,了解桥跨结构的现有工作状态,并在静载试验基础上,研究宽幅连续小箱梁横向分布系数的有效计算方法。在等效车辆荷载作用下,测试截面主要测点挠度校验系数和应变校验系数均在规范要求范围内,表明控制截面刚度和强度均满足设计要求;卸载后,最大相对残余变形和最大相对残余应变均小于20%,表明控制截面有较好的弹性工作性能;脉动试验结果显示实测前3阶频率均大于理论计算值,表明该桥具有足够的抗弯、抗扭刚度;无障碍行车试验表明随着车速的增大冲击系数呈减小趋势。基于静载试验的横向分布系数实测值与不同等效理论计算值对比研究表明,宽幅连续小箱梁可在抗弯刚度等效之后采用铰接板梁法进行简化计算。     

多跨连续梁桥荷载试验及承载力评价研究

以某城市立交的七跨连续梁桥为例,开展了成桥动、静荷载试验。根据静载试验的实测挠度和应变,计算校验系数,确定连续梁桥的实际承载能力;进行行车动载试验,确定连续梁桥的主要参与工作频率成分及实际冲击系数,并将实测冲击系数与数值模拟的冲击系数及按各国规范计算的冲击系数对比分析。研究结果表明:该多跨连续梁桥的刚度、强度及动力性能等均满足要求,桥梁性能良好,实际承载能力符合设计要求。     

三棵树跨线桥静动载试验分析

三棵树跨线桥经过多年的运营,桥梁结构出现了不同程度的病害,为了解桥梁的实际工作状态和承载能力,进行了静动载试验。该文阐述了经静动载试验,测定桥跨结构的强度、刚度以及动力特性。试验结果分析表明:桥跨结构基本处于弹性工作状态,强度和刚度满足设计荷载要求,但主梁间无可靠联系,呈现单梁受力;桥面破损冲击系数较大,阻尼较大对减少结构振动有利。然后,针对静动载试验结果,对该桥提出了维修与加固建议。     

连续刚构桥静动力稳定性分析

以新礼大桥连续刚构桥为对象,分析其在静动载作用下的稳定性。利用FEM分析软件Midas/civil建立主桥的计算模型,引入安全稳定系数物理量,对多种不同荷载组合作用下的静力稳定进行分析。为进一步分析该桥整体的稳定性,通过静载试验分析了该桥挠度与应变的分布规律,探究了该桥静力失稳的原因。通过行车激励,得到了该桥在动力荷载作用下失稳的形式,设计了不同的动载试验工况,引入动应变物理量,分析了无障碍行车与行车制动对桥梁冲击稳定的影响规律。结果表明:横向风荷载对桥墩安全稳定系数的影响较大,是桥墩设计时主要考虑的荷载组合;桥梁结构体系的转换是调整结构安全稳定的重要途径;在桥梁结构设计时,应保证箱梁截面的应变沿高度呈线性变化,处于弹性的范围,使其安全稳定系数最大化。