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。     

高墩大跨连续刚构桥动力特性分析

为了解高墩大跨连续刚构桥的振动频率随敏感参数的变化规律和冲击系数的合理取值,通过拟定15座长度相同连续刚构桥计算模型,分析结构1阶纵向振动频率随墩高和曲率半径变化规律;基于车-桥耦合振动理论,分析不同桥面不平整度下,结构最不利截面处内力的变化情况,并与理论计算值进行比较。结果表明:在桥面不平整度等级较差时,理论计算值与模型计算值的差异较大,建议在后续此类桥梁安全评估时,综合考虑平整度对桥梁冲击系数的影响。     

中小跨径公路混凝土简支梁桥冲击系数研究及建议取值

为弥补中国现行桥梁规范中计算动力冲击系数时考虑因素单一的不足,对冲击系数的影响因素进行研究,并提出更合理的冲击系数建议值。首先,根据中国桥梁通用图集建立13座不同截面形式和不同跨径的常见中小跨径公路混凝土简支梁桥的有限元模型,结合能表征中国设计车辆荷载动力特性的三维车辆数值模型,建立车桥耦合振动分析系统。然后,基于车桥耦合振动分析系统,研究桥梁基频、桥面不平整度、车速和车质量等因素对动力冲击系数的影响,并与中国现行桥梁设计规范中的动力冲击系数取值进行对比分析。最后,提出冲击系数的建议值,并与世界各国桥梁规范中的冲击系数取值进行对比,讨论建议值的合理性。结果表明:桥面不平整度是影响冲击系数的重要因素,在桥面好的情况下,冲击系数均在0.1以下,低于规范中规定的冲击系数,而桥面很差时,冲击系数可达0.5,远大于中国现行规范中的冲击系数设计值,因此,定期对桥面进行维护能有效减小车辆对桥梁的冲击效应;质量轻的车辆引起更大的冲击系数,但由于车辆总质量轻,其导致的总荷载效应仍然较小,而重车虽然引起的冲击系数较小,但由于其导致的总荷载效应较大,更易对桥面造成损伤,因此,限制超载尤为重要。     

中承式钢管混凝土拱桥动力特性分析

结合实例,建立了金华双龙大桥主桥——168m中承式钢管混凝土拱桥有限元模型,经试验模态分析获得该桥的计算和实测自振特性参数。将实桥测试结果与计算分析结果进行比较,获得了大桥的固有频率、模态和冲击系数。根据该桥在动力荷载下的实际工作状态,给出了该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

岳阳洞庭湖大桥动力特性试验研究

动载试验是评定桥梁结构动力稳定性能和运营状况的重要方式。文中介绍了国内首座不等高三塔双斜面索全漂浮体系斜拉桥——岳阳洞庭湖大桥动载试验方法和过程,通过对该桥固有模态参数和冲击系数的测试与分析,得出该桥在运营20年后,其动力特性和动力响应能满足设计和相关规范要求、桥梁结构整体动力性能良好。     

单塔单索面斜拉桥荷载试验研究

南平市黄墩大桥是一座采用塔墩梁固结体系的单塔单索面宽箱梁预应力混凝土斜拉桥,跨径组成为165+115m。为了保证大桥在运营过程中的安全可靠,大桥在桥梁通车前进行了静动力荷载试验,对静力荷载工况下的主梁挠度、应力、主塔位移和拉索索力增量,和动力荷载工况下的自振模态、冲击系数进行了实桥测试,并结合有限元模型的理论计算结果进行分析。荷载试验结果表明:南平黄墩大桥在试验荷载作用下,主桥结构的静动力性能良好,承载能力满足设计要求。     

模态分离法在拱桥动载试验中的应用

丹东月亮岛拱桥为一座钢管混凝土系杆拱,因为拱肋较高,在上面布设测点困难,只对主梁进行了夜间天然脉动测试,而后结合有限元动力特性理论计算数据,应用模态分离法依然获得了大桥的实际动力特性。本文介绍方法可为同类情况下的实桥测试提供参考,获得的大桥频率、振型和冲击系数等动力特性,可以为大桥通车和运营提供依据。     

脉动测试与模态分析在桥梁检测中的研究与应用

桥梁结构的动力特性是结构抗震、抗风以及进行在线健康监测的基础.介绍桥梁动力特性测试中的脉动测试法以及结果分析中的模态分析法,并结合某斜拉桥的模态试验及结果,分析验证了脉动测试法、模态分析法的有效性,同时为该大桥的进一步研究提供了依据.     

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。     

世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究

以跨径为720 m、桥面距地面516 m的世界第一高钢桁梁斜拉桥—北盘江大桥为例,采用有限元软件MIDAS/CIVIL2016建立有限元模型,进行大桥自振特性理论分析。介绍了钢桁架斜拉桥动力荷载试验方法和过程,对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明,大桥数值分析与实测数据吻合较好,实测整体刚度大于理论刚度,具有一定的安全储备,结构受力特性正常,可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考。     

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。     

桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥车辆振动的影响

由路面平整度能量谱密度函数得到桥面平整度不规则形状沿纵向分布函数,分析不同等级桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥的车辆振动的影响。提出一种车—桥振动简化计算方法,该方法在建立桥的有限元模型时,将车辆的动力性能与桥面平整度对桥梁振动的影响加入到外载荷中,简化了振动分析过程,可用于确定不同等级桥面下的汽车荷载冲击系数取值,为大跨度钢管混凝土拱桥的设计和养护提供参考。     

考虑轨道不平整影响下城市轨道交通PC连续梁的冲击系数研究

依托城市轨道桥梁中一座三跨预应力混凝土连续梁桥开展实桥动力学试验,测试得到跨中动挠度时程曲线,建立了轨道列车-桥梁耦合有限元模型,通过与实测数据对比,验证了有限元模型的有效性。基于车桥耦合有限元模型,开展考虑轨道不平整度及桥梁跨径的双参数影响下冲击系数研究,分析后发现:实际测量得到的冲击系数较我国铁路规范值偏大;不平整度及桥梁跨径对桥梁结构的冲击系数影响明显,考虑不平整度影响后,冲击系数取值较我国现行铁路规范中规定值偏大;同一跨径下不平整度等级越差,冲击系数取值也越大。     

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。     

长沙火星大道浏阳河大桥模态试验技术研究

长沙火星大道浏阳河大桥是跨越浏阳河的特大桥梁,为主跨138m、宽39.8m的中承式钢箱拱桥。虽然采用了有限元法对大桥进行动力特性分析,但经过现场模态试验得到的模态频率和阻尼比比有限元结果可靠得多,所以文中采用现场模态试验对验证设计、建立结构的动力模型以及桥梁的安全运行状态进行了评定。     

某多跨连续箱梁桥动力测试及舒适度评价

以某多跨连续箱梁桥为对象,利用试验车辆对桥梁施以动力荷载进行强迫振动试验,获得结构振动的振幅、动应变、动挠度及冲击系数;在此基础上结合脉动试验,识别桥梁结构的频率、阻尼比,基于Diekemann指标及Sperling指标评价其动力舒适度。结果表明,在测试荷载作用下,桥梁动应变很小;加载车速度为10~40km/h时,主桥试验跨冲击系数与车速相关性明显,各试验工况下结构的冲击系数为0.028~0.175,略大于设计值,桥面平顺性欠佳;结构实测频率与理论值的比值为1.11~1.25,主桥整体抗弯刚度符合理论预期。     

基于实验模态的桥梁结构动力分析理论研究

桥梁结构动力试验包含自振特性测试和各种条件的行车试验。实际检测时主要是利用测试冲击系数和自振频率这2项参数对桥梁结构承载能力进行评价,对于阻尼、振型等测试结果没有评判方法,仅列在检测报告中供参考。在实测中发现,频率、振型、阻尼的测试结果与设计计算值差异性较大,因此可以推断按设计值计算的结构动力响应(地震、抗风)计算结果与实际响应也应有较大差距。以基于振型分解法的理论作为基础,提出采用试验模态的实测数据进行动力计算,进而可以较为准确地评价桥梁结构的动力响应。     

考虑桥面随机不平度的钢管混凝土拱桥冲击系数统计分析

以某大型钢管混凝土拱桥为对象,采用经动力试验验证的自编车桥耦合振动分析程序,进行了多组随机不平度样本下的车桥动力响应分析。根据分析结果,对不同桥面状况和车速条件下桥梁的动力冲击效应进行了统计分析。分析结果表明:车速、不平度等级确定时冲击系数服从正态分布。桥面状况等级对动力冲击效应的均值和均方差影响明显,不同保证率下车辆冲击系数差异较大。根据桥梁重要性等级,按照统计分析方法确定冲击系数,将有效提高车辆冲击系数取值的合理性和科学性。     

环境激励下苏拉马都大桥主桥模态测试分析

对苏拉马都大桥主桥模态测试过程及结果进行了介绍,通过测试结果与理论分析结果对比分析,掌握了桥梁的动力特性,为验证设计,完善结构动力学模型,桥梁安全运行状态评估以及建立健康检测系统提供了依据.     

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。