大型桥梁结构阻尼特性及识别方法研究综述

随着桥梁跨径的不断增加，结构体系的创新以及轻质高强材料的应用，大型桥梁结构阻尼日趋降低，进一步加剧了大型桥梁对风、车辆和地震等动力荷载的敏感性。为总结大型桥梁阻尼特性及识别方法的最新研究成果，推动大型桥梁激振技术及阻尼识别方法的快速发展，从以下几个方面进行了系统性总结：首先，剖析了结构阻尼理论体系，并对大型桥梁阻尼特性的研究现状进行了较为系统的梳理；其次，归纳了大型桥梁激振技术的工作原理、激励设备和应用现状；再次，深入分析了基于环境激励的大型桥梁阻尼识别的时域、频域和时频域方法的研究进展，还围绕阻尼识别的智能化、自动化和不确定性量化等方面的最新成果进行系统阐述，并总结了基于人工激振法的阻尼识别方法及其应用现状；最后，从阻尼理论、激振技术、感知系统和识别方法4个方面指出了需进一步深入研究的方向。研究结果可为大型桥梁结构阻尼理论及其识别研究的发展提供一定的理论基础，有助于进一步完善桥梁阻尼取值及相关规范条文，为大型桥梁结构设计和智能运维等领域的研究提供有益的借鉴。     

循环荷载下桩土动刚度-阻尼退化模型研究

根据以往研究，在砂土和黏土中，循环荷载作用下，单桩基础的动力特性有明显差异。为此，基于长期循环荷载下海洋黏土变形研究的相关成果，建立软化系数经验表达式，并引入Winkler简化模型中，提出了桩土动刚度-阻尼退化模型，进一步结合循环荷载下桩基现场试验，其结果验证了该模型的合理性。此外，基于东部淤泥层的地质条件和ABAQUS软件，提出了动刚度-阻尼退化模型，研究了未来在该海域内新建单桩式基础的自振频率和横向累积变形特性。     

瞬态动荷载对柔性路面的影响

采用连续变化的局部接触应力来描述轮胎-路面接触面内的瞬态动荷载,研究了瞬态动荷载对柔性路面的影响。把瞬态动荷载模型成功地应用于三维有限元分析,计算了柔性路面在双轮组一次作用下的动态响应。计算结果表明,柔性路面在不同路面温度下的响应依据力学分析模型是准静态或动态的改变,动态模型中考虑到了质量惯性力和阻尼的作用。并且,采用动态分析的路面响应时间历程与实际的相似程度比较高,如果忽略质量惯性力和阻尼的作用,HMA层底拉应变和路基顶面的压应力计算值会变小。     

减振降噪阻尼材料在汽车上的应用

阻尼减振技术是解决车内噪声问题的有效途径之一。介绍了几种车用减振降噪阻尼材料的组成、作用、机理、使用情况，重点介绍了智能阻尼材料及其结构，包括智能阻尼材料的种类和特点、智能结构的基本逻辑构思等，并指出研发宽温域、高性能、智能化的阻尼材料是该领域的发展方向。     

汽车发动机液阻悬置动特性仿真与实验分析

本文总结了发动机悬置系统的隔振要求和常用的悬置元件动特性评价参数，指出了悬置元件为满足高、低频隔振要求而产生的设计上的矛盾和困难。通过激振实验方法测试了液阻悬置元件及其橡胶主簧的动刚度和阻尼特性。对一种轿车动力总成液阻悬置建立了集总参数的力学和数学模型，进行了动特性仿真，并与实验测试结果进行了对比分析，表明该模型对液阻悬置的低频动特性分析很有效，在高频段也可以预测液阻悬置开始发生动态硬化的频率，对于液阻悬置产品的设计和改进具有指导意义。     

汽车转向系减振器原理及其阻尼特性的试验分析

介绍了汽车转向系减振器的原理及其发展概况，提出了应用高频电液伺振器进行转向系减振器阻尼特性测试的试验技术及数据处理分析方法，并给出了一种轿转转向系减振器阻尼特性的试验分析结果，建立了其非线性阻尼参数模型。     

粘弹性阻尼减振材料及其在汽车领域的应用

论述了作为组成“减振板”的重要材料之一的粘弹性材料的阻尼原理、阻尼特性和基于粘弹性阻尼减振材料的两种结构形式。分析了国内外在“减振板”方面的研究、应用现状以及目前国内“减振板”在汽车零部件生产中存在的问题，提出了初步的解决方案。     

基于Payne效应的膜式空气弹簧非线性动刚度模型

本文中提出了一种考虑气囊橡胶Payne效应和热力学等效刚度阻尼滞回特性的膜式空气弹簧非线性动刚度模型,以解决空气弹簧动刚度非线性建模难题,并为气囊结构设计与材料选择提供理论依据。首先,通过示功试验对动刚度实部和虚部进行参数识别,表明在小振幅下,气囊橡胶Payne效应会引起动刚度的增大,并验证了不同振幅和频率激励下模型的正确性。接着,从振幅和频率两个维度给出了各解耦变量贡献度变化趋势的物理解释。结果显示,气囊橡胶的Payne效应使动刚度实部随振幅增大而减小,虚部随振幅增大呈现先增大后逐渐减小的趋势;气体刚度和由热交换产生的等效阻尼会使动刚度实部随频率升高逐渐增大,虚部随频率升高先增大后减小。最后给出了一个反映橡胶气囊动刚度贡献率的膜式空气弹簧新的评价指标,可直接表征空气弹簧低幅动态性能和结构设计与材料选择的优劣。试验表明,该值主要随振幅增加明显下降,橡胶气囊在低振幅时产生的刚度不可忽视。     

消石灰稳定土用于路基材料时的耐久性研究

根据路基主要承受长期反复交通荷载作用的特征，通过室内试验，探讨了消石灰稳定土用于路基材料时，在反复动荷载作用下的变形和强度特征，并分析了对路基耐久性产生影响的塑性变形量与荷载应力间的关系。     

土工网络材料加固地基室内动态蠕变试验研究

利用重复荷载作用下的土工网络材料加固粘性土地基室内模型试验装置，对重复荷载作用下地基土的变形规律进行试验研究，分析了加筋土动蠕变形规律。     

大跨径钢箱梁桥面铺装动力响应分析

为了分析钢桥面铺装在动荷载作用下的力学变化规律，针对现有铺装层常见的脱层、滑移、开裂等破坏形式，研究了行车荷载的动力特性与形式，将车轮荷载模拟为移动恒载，选取了6种铺装结构和3种力学控制指标，建立了钢桥面铺装体系三维有限元模型，研究了在动荷载作用下铺装的动力响应，并与静力计算结果进行了对比，给出了最优的铺装结构形式。分析表明，钢桥面铺装的动力响应与静力响应有较大的不同；在动力荷载下，铺装层最不利受力荷位是横隔板跨中位置；铺装层最不利点位受拉情况类似于承受半正矢波荷载；静力分析在对层间剪应力计算时误差很大，在动力荷载作用下，铺装与钢板间会产生很大的层间剪应力，这是导致铺装出现脱层、滑移等病害的主要原因。     

车辆随机动态荷载的多层次分析

根据影响车辆随机动态荷载的主要因素，在设定的多层次指标体系的基础上，将层次分析法（AHP）用于随机动态荷载的评定中。该方法将复杂的车辆随机动态荷载问题分解成若干层次，在各层次上对随机动态荷载进行定量分析。根据分析结果,建立了随机动态荷载的分级标准，为合理荷载模型的确定提供了依据。     

车辆荷载作用下连续梁桥动力响应仿真分析

为研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和承载能力,以某连续梁桥为计算实例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了质量-弹簧的车辆模型和桥梁结构的有限元模型,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续梁桥的动力响应特征,着重探讨了车辆刚度、车辆质量、行车速度等车辆荷载因素对连续梁桥动力响应的影响规律,并提出相应结论.     

车轮随机动载特性的Simulink仿真分析

利用汽车的两自由度模型，应用Simulink软件仿真分析了车速与路面不平度对车轮随机动载变化趋势的影响。同时也分析了车轮随机动载的大小对路面疲劳应力的影响，指出了不同车速和路面不平度引起的路面动力反应及损伤变化规律，即车速和路面不平度的增加将导致汽车动载的增加，从而加速路面的损伤。提出了针对路面状况调整车速可以降低车轮随机动载，从而达到减轻路面损伤的要求。     

交通荷载作用下公路路基动力响应研究

针对双向四车道高速公路路基路面结构形式,建立有限元模型,施加三维一致粘弹性人工边界,并基于车辆动力分析理论,对模型施加交通荷载,从而获得了路基的动力响应参数。计算结果表明:标准轴载作用下,路基内3 m深度处,竖向动应力衰减率达80 %以上,路基内竖向动应力的影响深度为3 m左右;路基顶面的竖向动应力随着距车轮外缘距离的增大迅速降低,2 m范围内衰减约90 %,竖向动位移衰减约60 %,交通荷载对路基的影响宽度为6 m左右。     

连续箱梁桥静动力特性及试验研究

桥梁的静动力特性是评价桥梁运营承载能力的重要内容之一。本文通过对1座典型的三跨变截面预应力混凝土单箱双室连续梁桥的计算分析,并把成桥静动载试验结果与理论计算值进行了比较,给出了其在荷载作用下的静动力特性及实际工作状态。     

基于精细积分算法的动荷载识别研究

为深入探讨动荷载识别问题,基于精细积分法的基本原理,针对单自由度和多自由度体系,假定外荷载在离散时间步长的微小时间间隔内按线性规律变化,推导出一种动载荷识别时域方法。通过实例分析了该法对不同类型荷载进行识别的效果。结果表明:该法对于稳态荷载以及随机荷载均是适用的,具有很好的稳定性、一定的抗噪能力、且计算精度较高,计算量较小,便于工程应用。     

钢网面板加筋土挡墙动力特性试验的变形研究

基于泥质红砂岩粗粒土填料，采用MTS分别模拟地震荷载、交通荷载、加-卸载多循环荷载进行大尺寸模型试验，研究了钢网面板土工格栅加筋土挡墙在上述荷载作用下的动力特性，获得了不同峰值的水平地震激励下模型挡墙不同位置的水平动位移、竖向动位移峰值响应等实测值；采用不同频率、不同幅值的竖向交通荷载正交试验法，获得了该模型挡墙在重复荷载作用下的最大水平变形、最大沉降量及位置等动力特性参数值；通过7种荷载、21组加卸载循环试验，获得了加一卸载多循环荷载作用下的实测沉降值。试验结果表明：该加筋结构具有整体变形的特性，是优良的抗震结构，能承受抗震设防烈度为9度的地震荷载；同时该加筋结构具有良好的稳定性和抗破坏性，重复荷载的幅值和振动次数对结构动力变形特性的影响较大，而振动频率对变形特性的影响不显著；多循环荷载作用下该加筋结构能够明显减小不均匀沉降。过长的筋材并不能明显地改善加筋土挡墙的动力特性。     

Dynamic responses of a high-speed railway car due to wheel polygonalisation

The polygonal wear around the wheel circumference could pose highly adverse influences on the wheel/rail interactions and thereby the performance of the vehicle system. In this study, the effects of wheel polygonalisation on the dynamic responses of a high-speed rail vehicle are investigated through development and simulations of a comprehensive coupled vehicle/track dynamic model. The model integrates flexible slab track, wheelsets and axle boxes subsystem models so as to account for elastic deformations caused by impact loads induced by the wheel polygonalisation. A field-test programme was undertaken to acquire the polygonal wear profile and axle box acceleration response of a high-speed train, and the data are used to demonstrate the validity of the coupled vehicle/track system model. Subsequently, the effects of wheel polygonalisation are evaluated in terms of wheel/rail impact forces, axle box vertical acceleration and dynamic stress developed in the axle considering different amplitudes and harmonic orders of the polygonal wear. The results suggest that the high-order wheel polygonalisation can give rise to high-frequency impact loads at the wheel/rail interface, and excite some of the vibration modes of the wheelset and the axle box leading to high-magnitude axle box acceleration and dynamic stress in the wheelset axle.     

基于ANSYS的高速公路路基动力响应特性模拟分析

以京化（北京-阳原县化稍营）高速公路二期路基工程为研究对象,借助非线性有限元数值分析软件AN-SYS进行了数值仿真模拟,研究分析车辆动荷载作用下路基的动力特性。结果表明：车辆动荷载作用下,路基动应力随深度的增加而呈衰减趋势;车辆动荷载对路基竖向动应力值σy影响较大,而水平向动应力值σx影响相对较小;车速差异对路基动应力值影响显著;动应力值沿水平方向衰减较快,其传递距离存在一定的范围。