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。     

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。     

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。     

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。     

昆明东风路立交桥动载试验分析

桥梁结构的动力特性(振型、频率和阻尼)是桥梁承载力评定的重要参数,同时也是识别桥梁结构工作性能和桥梁抗震分析的重要参数,本文通过昆明东风路立交桥的动载试验,分析桥梁在不同工况下动应变、动挠度、频率和阻尼以及影响实测冲击系数的原因。对全面地评价桥梁结构有重要意义。     

基于车桥耦合振动的大跨度斜拉桥冲击系数研究

考虑车辆荷载对桥梁结构的冲击作用是现代桥梁设计中的重要内容之一。为了研究桥梁结构在车桥耦合振动情况下所受到的冲击效应,以润扬长江大桥北汊桥主桥为例进行了分析。分别利用有限元法和动力平衡原理建立了桥梁结构动力分析模型和车辆的多刚体动力学模型。以桥面不平顺为激振源,借助于车辆和桥梁两个子系统之间力和位移的协调条件,用Newmark-β法求解车桥系统的振动微分方程,分析桥梁结构的动力响应和冲击系数。计算结果表明,桥面不平顺对桥梁冲击系数有明显的影响,车速的增加使剪力冲击系数显著增大,车重的增加使各种冲击系数均有所降低,车辆运行路线与桥梁中心线距离的增大使扭矩冲击系数增加。     

大跨斜拉桥动力特性试验与分析

对常德市沅水四桥主桥采用无线传感器进行动测点布设,进行了现场动力特性试验(包含脉动试验、跑车试验、刹车试验),其中脉动试验依据荷载试验相关规范要求,采集了主桥共九阶模态频率及其相应的振型,通过跑车和刹车试验获取了本桥不同工况下的冲击系数,结合大型有限元计算软件midas模型分析结果,对沅水四桥进行了动力特性分析,将计算结果和试验结果进行了比较,发现包括横向及竖向振型的九阶模态结果基本吻合,试验冲击系数均小于理论值,表明了准确的有限元计算模型结合现场动力试验,可有效评价桥梁的动力特性。     

移动车辆荷载作用下大跨径连续梁桥动力响应研究

针对移动车辆荷载作用下公路桥梁动力性能设计与评价方法不足的问题,以依兰松花江公路大桥为例,运用自编程序,分析不同车辆荷载工况下桥梁冲击系数与振动加速度等动力响应指标的变化规律。结果表明,冲击系数随车辆纵向间距与车速的变化规律一致,均呈波动上升趋势;多车道时,若桥面不平整度沿横向变化不明显则冲击系数与车道数基本无关;大跨径桥梁不同部位的冲击系数有别,现行规范所采用单一断面的冲击系数计算全桥设计荷载方法的合理性值得商榷;在固定车距下,冲击系数随着加载效率的增大而呈下降趋势;振动加速度与冲击系数具有高度相关性。本文所得结论为移动车辆荷载作用下桥梁动力性能设计与评价提供了一定的依据。     

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。     

西塘大桥主桥静、动荷载试验

西塘大桥主桥为72m钢管混凝土系杆拱桥。静、动荷载试验的主要内容包括:成桥状态下结构工作性能的检查试验;验证桥跨结构设计承载能力的静力荷载试验以及检验结构动力特性的动力荷载试验。通过对该桥静、动荷载试验,介绍此类桥梁的试验测试方法、注意事项和试验数据分析评定等基本情况。     

军山长江公路大桥主桥静动力特性试验研究

简要介绍了军山长江公路大桥主桥的荷载试验结果，并结合理论计算，对该桥主梁应力与挠度、主塔的应力与偏位、结构的冲击系数、阻尼比、自振频率等静动力特性进行了分析，可供同类型桥梁的设计和试验研究借鉴。     

基于荷载试验的服役刚构桥安全性评估

荷载试验是评定桥梁承载能力和各性能的主要手段。文中对在役连续刚构桥主桥进行实桥动载和静载试验,结合有限元方法理论模型,对主桥的应力、应变、挠度、自振频率、阻尼比等指标的实测值与理论数值分析结果进行对比,分析桥梁的安全储备能力,动载实测数据表明桥梁结构运营状况良好,静载试验结果结合结构变形得到主桥承载力较好。     

独塔斜拉桥荷载试验有限元分析与评价

为了探讨和验证独塔斜拉桥的设计理论和实际工作性能,通过对天津某大桥的静动力荷载试验,并结合三维有限元模型的理论计算,对比分析了试验荷载工况下该桥位移、应力和索力的变化规律以及模态频率、阻尼比和冲击系数等结构动力特性。结果表明:桥梁结构动静力实测值与理论值吻合良好,桥梁整体工作性能好;承载力满足设计要求,斜拉索索力分布均匀,安全系数符合规范规定。结构冲击系数可按照现行规范取值。荷载试验验证了分析理论的正确性和设计的可靠性,为将来桥梁养护、维修提供了必要的技术资料。     

车辆作用下新型高墩曲线钢管混凝土桁架梁桥的动力性能研究

高墩钢管混凝土曲线桁架梁桥作为一种新型桥梁结构形式,其动力特性相对于常规梁桥具有特殊性,车辆作用引起的桥梁振动十分复杂。为研究该类桥梁在车辆作用下的动力响应特征和规律,以我国首座该类桥梁示范工程为背景,推导建立了曲线梁桥车桥耦合振动分析模型,编制了相应的分析程序并利用荷载试验结果予以验证。采用该车桥振动计算模型分析了桥面平整度、车速、车辆作用位置和车辆数等因素对桥梁整体和局部动力冲击效应的影响。结果表明:现行设计规范低估了该类桥的车辆冲击效应;当桥面平整度为好时,整体和局部动力放大系数分别为规范设计值的近10倍和3倍;多种构件的动力放大系数差别显著;跨中横向振动约为竖向振动的25%,该类高墩曲线梁桥在车辆作用下的横向振动问题值得关注。     

运营车辆荷载作用下大跨PC梁桥动挠度特性研究

针对运营车辆荷载作用下大跨PC梁桥动挠度特性问题,以琶洲大桥和洛溪大桥为背景工程,采用有限元计算和现场试验获取其车辆荷载动挠度,并分别在时域和频域,重点研究了运营车辆荷载作用下动挠度的统计特征和频谱特性。研究结果表明,模拟车辆荷载作用下的动挠度与实测动挠度吻合较好,两座背景桥的动挠度计算值以及实测值的均值和方差均在3～5mm范围内,均方差在2mm左右,变异系数超过50%,说明在大跨PC梁桥挠度监测时,不能忽略运营车辆荷载作用下桥梁结构挠度的动态效应,应采用动挠度来表征桥梁结构变形。功率谱密度曲线呈多峰分布,幅值谱属双峰分布,幅值谱主要频率集中在结构振动一阶频率及三阶频率附近。研究结果可为桥梁结构动态挠度监测方法研究和挠度成分分离研究,提供科学依据和基础数据。     

宜城汉江大桥静动载试验评介

宜城汉江大桥主桥为六跨连续箱梁,跨径为(55 4×100 55)m。该桥竣工后,为了检测其在设计荷载作用下的静力和动力性能,鉴定桥梁的承载能力,对该桥进行了动静载试验。介绍了连续箱梁和50m跨预应力T梁的试验情况,包括测试控制截面及荷载布置、动静载试验结果。认为该桥采用的双支座连续梁、四桩框架墩等新的结构型式以及干接缝—拖拉就位新工艺等是成功的。还提出了若干体会。     

系杆拱桥静动力学特性的理论与试验分析

为评价某新建下承式系杆拱桥承载能力及使用性能是否达到设计要求,采用理论计算结合现场加载试验测试分析的方法,对系杆拱桥静动力学特性进行了深入研究。利用静动试验等效加载方式确定了该桥静动试验加载的效率和试验方案。依据试验方案进行现场等效试验荷载加载,测试该桥结构的内力、位移及动态响应,与理论计算结果对比分析,获得关键测点的应变、挠度校验系数及动态响应比较值。结果表明:该桥的静刚度和强度均满足设计要求,且结构处于弹性状态;实测频率较理论计算频率大,表明实际结构刚度大于理论计算刚度,而实测阻尼系数较小,桥梁结构振动衰减正常。     

大跨桥梁在不同荷载作用下的动力响应监测

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标。该文根据加速度响应时程曲线分析了某大跨斜拉桥在重车、船撞、大风、爆破地震等各种荷载作用下的振动响应,得出大跨桥梁在不同荷载作用下的动力响应特性。     

重型汽车荷载作用下简支梁桥的动力反应分析

基于结构动力学理论,视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统,建立了桥梁在移动车辆荷载作用下振动的计算模式.在分析中,汽车采用2轴模型,桥梁结构模拟为梁单元,统一列出车桥系统的动力方程,编制了计算程序.对实际预应力混凝土简支箱梁桥在重型汽车作用下的动力冲击效应进行了计算,并与轻型汽车荷载作用下产生的动力冲击系数进行了比较.