斜交连续T梁桥的动力特性分析及试验

以某三跨连续斜交T梁桥工程为背景,应用Midas Civil建立三跨连续斜交T梁桥空间梁格模型进行有限元模拟,分析了不同斜交角度对该类结构动力特性的影响变化规律,并考虑斜交角度影响,对现行《桥规》中连续梁桥冲击系数计算采用的基频通用计算公式进行了修正,最后通过实桥动载试验对所提出的基频修正公式进行了验证。研究表明:对于斜交连续T梁桥,随着斜交角的增大,前三阶竖弯振型从固有振型的一、三、五阶变化到了一、三、七阶,斜交角的变化对前两阶竖弯振型没有影响;当斜交角小于30°时,结构基频值与正桥相近,可以按正桥考虑;当斜交角大于30°时,基频计算应计入斜交角影响;当斜交角小于40°时,前三阶竖弯振型对应的自振频率值仍满足比例关系:π~2:3.55~2:4.3~2,与正桥相同;在实际斜交连续梁桥工程中,可利用实测得到的一阶自振频率通过这一比例关系得出第三阶自振频率,作为在计算因冲击力引起的负弯矩效应时采用的自振频率值;实桥动载试验验证了本研究所提出的基频修正公式计算结果是合理的;T梁之间采用刚接或铰接的连接方式,对结构动力特性几乎无影响,本研究结论适用于主梁之间为刚接或铰接的中小跨径三跨连续斜交T梁桥结构。     

斜交拱涵异形拱圈有限元分析

以4 m跨径为例,对不同斜交角度和支承长度的异形拱圈进行有限元计算,通过分析其受力和变形特点,发现各参数对拱圈受力性能的影响具有相似的规律,且当短边支承长度接近拱圈外径时,不同斜交角度的异形拱圈的受力性能和变形趋于一致。     

连续梁桥与车辆耦合振动系统冲击系数的研究

将连续梁桥简化为平面梁模型，利用模态分析的方法，计算了在移动车辆振动荷载作用下，连续梁桥的动力特性。讨论了跨径和车辆移动速度变化时，车辆振动系统对连续梁桥挠度冲击系数和弯矩冲击系数的影响，比较真实地揭示出连续梁桥结构在车辆荷栽作用下的动态受力与变形本质。     

斜交桥横隔梁受力分析

在城市桥梁设计中,往往会碰到斜交桥,受斜交角度的影响,斜交桥的横隔梁受力和直交桥横隔梁受力不同,采用刚性横梁法无法模拟横隔梁在整体中的受力结构。采用Midas／Civil有限元分析软件建立剪力柔性梁格模型,分析斜交桥边墩处横隔梁和中墩处横隔梁的受力,并与Ansys大型有限元分析软件建立实体模型计算结果对比。     

装配式斜交空心板桥内力的一种简化计算方法

建立了装配式斜交空心板桥的全桥空间模型,计算了相同跨径、相同板块数正交空心板桥和相应不同斜交角度斜交空心板桥桥关键截面的内力影响面.用自编影响面加载程序求得正交空心板桥和斜交空心板桥关键截面的最不利荷载内力效应值.将斜交板桥内力效应值与正交板桥内力效应值的比值定义为斜交角内力折减系数,建立了斜交空心板桥内力简化计算折减系数表.分析了斜交角度、板块梁高对折减系数的影响,提出了一种简单实用的斜交空心板桥内力计算方法供工程设计参考.     

中小跨径公路坡桥车载响应分析

坡桥发生破坏的现象较一般普通桥梁严重,以20m简支空心板和4×25m连续小箱梁桥为对象开展了中小跨径公路坡桥动力特性及车载响应研究。首先建立了有限元分析模型,研究了简支梁桥、连续梁桥在不同支座布置及不同坡度下的自振特性;其次依据现行设计规范,分析了两种坡桥下的冲击系数随坡度的变化规律,最后基于车桥耦合振动原理,在挠度、弯矩时程曲线的基础上,给出了不同坡度下连续梁桥的冲击系数并与规范值进行对比研究。结果表明,坡桥振型与相应普通桥梁相同,支座的布置方式对桥梁的频率有一定影响,当支座水平方向设置时坡桥频率比相应普通桥梁的小,当支座垂直主梁方向设置时坡桥基频与相应普通桥梁相同;坡度对基于规范法计算的桥梁冲击系数影响很小,但车—桥耦合振动下坡度对连续梁桥冲击系数的影响较大。     

拱形连续梁的受力分析

运用有限元软件对某拱形连续梁进行分析,通过与同等跨径连续梁桥的受力状态对比,结果表明,拱形连续梁的主梁在恒活载作用下正负弯矩较连续梁桥大幅减小,结构刚度也更大。对拱形连续梁结构的矢跨比进行参数化分析,说明矢跨比对拱形连续梁的内力、变形影响较大。     

某高速铁路连续梁桥桥墩地震反应分析

为深入了解高速铁路地震区桥墩设计的特点,以某客运专线高烈度地震区连续梁桥为研究对象,建立全桥三维有限元模型,计算连续梁桥桥墩的刚度、结构的自振频率及振动模态特性,并采用反应谱法进行地震反应分析.计算结果表明:高速铁路连续梁桥桥墩纵向刚度比横向和竖向刚度小,在8度及以上烈度区,地震力控制桥墩截面的配筋设计,按照纵、横向进行地震效应检算可满足设计要求,也可采用减、隔震等措施来降低桥墩地震力.     

斜交整体板桥板壳模型的分析应用

为了研究斜交整体板的受力特性,该文通过使用有限元分析软件Midas/civil建立不同斜交角度整体板壳模型,通过分析计算得出的不同斜交角度的上下缘、纵横向弯矩以及主弯矩,得出随着斜交角度的增加,各项弯矩值的变化规律.并根据提取板单元的各项纵横向弯矩以及主弯矩进行配筋设计.板壳模型的计算结果既包括了结构的整体受力效应又包括了结构的局部受力效应,因此对计算结果要进行局部削峰.     

斜交空心板桥基频计算与试验

现行JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》(简称"通规")中计算桥梁结构的冲击系数时,根据结构的基频应用统计公式计算,不区分正交桥与斜交桥。由于斜交桥的受力特性明显不同于正交桥,采用同一公式计算,结果与实际情况不符合。该文以某简支斜交空心板桥为背景,在有限元动力分析和现场试验研究的基础上,提出斜交空心板桥的基频计算公式。分析表明:桥梁基频值随斜交角度的增大而增加,在斜交角小于20°时,斜交桥基频值与正桥相近;当斜交角大于20°时,正桥与斜桥的基频差异明显,由基频计算的桥梁冲击系数相差较大,这在斜桥设计时必须引起重视。     

单箱多室PC连续波形钢腹板模型试验桥动力特性研究

为了研究单箱多室波形钢腹板连续箱梁桥的动力特性,参照南昌朝阳大桥非通航孔桥,制作了3跨单箱双室波形钢腹板连续梁桥,并利用Ansys建立其有限元模型分析其动力特性;采用固定参考点移动测点法(UINO)对模型桥进行了动力测试,并将测试结果和有限元计算结果进行对比;采用有限元方法研究了横隔板对单箱多室波形钢腹板连续梁模型桥动力特性的影响,并与普通混凝土腹板箱梁对比。分析结果表明:有限元结果与模型桥实测低阶频率误差较小,波形钢腹板连续梁桥扭转刚度和横向振动刚度相对较低,端横隔板对其动力特性的改善效果明显。     

在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算方法研究

为提高在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算的准确性,提出考虑结构性能退化的弯矩横向分布系数计算方法。该方法通过建立不同参数组合的桥梁结构有限元模型,计算不同跨径和斜交角桥梁的弯矩横向分布状况,分析单侧、双侧铰缝不同损伤对弯矩横向传递的影响;以关键参数为自变量,弯矩比为变量,采用多元非线性回归分析法拟合得到弯矩横向分布系数简化计算公式,以及铰缝损伤引起的弯矩横向分布修正系数。实桥算例验证结果表明:该方法使用方便,计算结果可信,能够较好地适用于在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数的计算。     

不同斜拉索模型对多塔斜拉桥力学性能的影响

斜拉索由于其轻、柔的特点,经常在外部环境的影响下产生较大的振动,从而对桥梁的力学性能产生影响。以赤石大桥为工程背景,采用不同的斜拉索单元建立了不同的四塔斜拉桥整桥有限元模型,对桥梁的变形、频率、模态等力学性能进行了系统地研究。采用弦振动理论计算出了斜拉索的自振频率与ANSYS算出的索单独振动的频率进行了对比。结果表明,斜拉索采用BEAM3或者LINK1单元时计算出的索单独振动的频率与弦振动理论算出的频率吻合得非常好,短索所得计算结果相对于长索误差稍大。     

基于动力刚度矩阵的波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率分析

为合理分析波形钢腹板的剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率的影响,首先,运用能量变分原理推导出波形钢腹板PC箱梁桥的单元刚度矩阵。其次,根据推导所得的单元刚度矩阵,采用MATLAB软件编制了考虑钢腹板剪切效应影响的多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率计算的求解程序。该程序计算所得自振频率值的正确性,得到了已建实桥频率实测值和ANSYS三维有限元计算值的验证。最后,对多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥弯曲振动频率的影响参数进行了分析。结果表明:本研究程序计算的自振频率值与已建实桥的实测值及有限元值吻合较好,该求解程序具有较高的精度,前5阶自振频率的差值在6.01%和7.32%以内;波形钢腹板的剪切变形效应对波形钢腹板PC连续箱梁桥的自振频率影响较大,而波形钢腹板的剪切模量是否进行修正及波形钢腹板的型号对该桥型的弯曲振动频率的影响较小,前5阶弯曲振动频率的差值在1.07%和0.55%以内,可以将其忽略不计;可将考虑剪切变形效应下波形钢腹板PC连续梁桥的动力分析问题,方便地纳入到普通杆系结构矩阵位移体系中,避免了ANSYS有限元模型建立和求解的复杂性,可为该桥型弯曲振动频率的计算与分析提供一定的参考依据。     

单孔斜跨曲梁异形拱桥空间数值分析

单孔斜跨曲梁异形拱桥——月娘桥的设计方案为一座集弯、坡、斜为一体的拱桥.采用空间有限元分析,通过结构的模型建立、单元离散及其求解,对这种结构的静力特性和稳定性进行了分析和探讨,并提出了弯桥吊杆分析计算的具体措施,对同类桥的设计分析有一定的参考价值.     

减隔震技术在高烈度地区混凝土梁桥中的应用

为探究减隔震支座在高烈度区混凝土连续梁桥的具体抗震效能,采用MIDAS有限元分析软件分别对设置减隔震支座的连续梁桥和设置普通支座的连续梁桥建立全桥计算模型,通过反应谱法和时程分析法对2个计算模型的结构自振周期、关键节点内力、位移等地震响应进行详细对比分析。通过计算及模拟可知:采用减隔震支座时,自振周期较之采用普通支座时的第一、二阶结构自振周期分别增长2.31、2.68倍,振动频率大幅减缓,地震直接作用效应响应延缓;采用减隔震支座时,主墩纵桥向、横桥向减震率分别高达76%和79%,过渡墩顺桥向、横桥向减震率分别高达34%和43%,墩顶纵、横桥向的位移下降明显,均在20%以上。     

不同矢跨比对拱形连续梁结构受力的影响研究

为了分析不同矢跨比对拱形连续梁结构受力的影响,结合某拱形连续梁工程实例,利用大型通用有限元软件建立某拱形连续梁的结构计算模型,通过调整拱圈矢高的方式来改变结构的矢跨比,分析比较不同矢跨比的拱形连续梁结构在恒活载、温度变化及基础沉降等作用下的结构内力和变形情况,总结不同矢跨比对拱形连续梁受力性能的影响。     

多跨连续梁桥纵桥向动力特性研究及其地震反应谱简化分析

根据多跨连续梁桥的主要结构特点,采用简化的模型来模拟纵桥向的地震动力反应.通过求解简化模型的动力方程,分析了质量比对连续梁桥纵桥向的动力特性的影响,并用能量法推导了低阶振型地震反应的近似公式.通过与有限元方法的比较,验证了采用几个低阶振型组合计算的反应谱方法的可行性.     

基于LS-DYNA的偶数跨刚构-连续梁桥车桥耦合振动分析

基于一偶数跨刚构-连续梁桥(跨径组合为65 m+2×110 m+65 m=350 m),利用动力有限元软件LS-DYNA建立了车桥耦合仿真简化分析模型,其中桥梁模型采用实体单元模型,车辆采用12自由度的简化模型。通过现场跑车试验对比分析了实桥测试动力响应与车桥耦合仿真分析结果,分析表明两者结果吻合良好。同时,针对该刚构连续梁桥,分析了同等跨径组合情况下不同结构类型(连续梁桥和连续刚构桥)的车桥耦合动力响应,对比分析了三种不同结构类型各控制截面的动弯矩、动挠度响应。结果表明:同等跨径组合情况下,连续刚构桥跨中的动挠度和动应变值最小,而墩顶的动应变值要大于其他两种结构类型。     

简支钢板组合梁桥动力冲击系数研究

为研究简支钢板组合梁桥动力冲击系数，根据我国钢板组合梁桥实际应用情况，设计了150座不同参数组合的简支钢板组合梁桥，结合中国规范五轴车辆模型，建立车辆—桥梁耦合动力分析系统，通过数值模拟对冲击系数进行求解，分析不同参数对冲击系数的影响规律，最后提出基于跨径的冲击系数计算表达式，并与境内外规范进行对比分析。结果表明：简支钢板组合梁桥跨径、主梁数量、斜交角、车道数量、车辆车速均对冲击系数具有显著的影响，在60 m以下范围内冲击系数随跨径增大逐渐增大，超过60 m时，随跨径增大，冲击系数逐渐减小；主梁数量越多，冲击系数越小；斜交角超过45°时，应关注扭转导致的冲击系数放大作用；车道数量对冲击系数影响较小，冲击系数随车速的增加线性增长。可见，本研究计算的钢板组合梁桥冲击系数取值及其随跨径的变化规律与境内外规范相比存在明显差异，我国规范规定的冲击系数取值在40 m以下跨径中偏保守，当跨径超过40 m时，取值偏不利。研究结果可为简支钢板组合梁桥冲击系数取值提供参考。