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.     

西陵长江大桥结构动力响应监测

桥梁结构的安全监测始于上个世纪50年代，经过半个世纪的不断探索，结构的安全监测与评估技术得到较大发展，各种方法也日趋成熟，但迄今为止在为数不多的桥梁上的应用仍处于研究试验阶段。本较为详细地介绍了作于1998年开始在西陵长江大桥结构安全监测中对结构动力响应的监测方法，以及根据3年监测结果所作的初步分析。     

多跨连续梁在移动荷载序列作用下的动力响应

连续梁桥是公路桥梁工程中常用的一种桥型.利用达朗贝尔原理,建立移动荷载序列作用下的连续梁偏微分运动方程.通过振型叠加法和伽辽金积分,将偏微分方程转化为常微分方程.利用ANSYS软件的模态分析功能,计算出连续梁的固有频率及振型数据,利用拟合振型的方法拟合出振型函数,结合推到方程,利用MATLAB编程求解.讨论了荷载移动速度、荷载间距对动力响应影响的变化规律.其结果对于多跨连续桥梁的动态设计、动力性能评估以及振动的控制具有一定的实际意义.     

多跨连续梁在移动荷载序列作用下的动力响应

连续梁桥是公路桥梁工程中常用的一种桥型。利用达朗贝尔原理,建立移动荷载序列作用下的连续梁偏微分运动方程。通过振型叠加法和伽辽金积分,将偏微分方程转化为常微分方程。利用ANSYS软件的模态分析功能,计算出连续梁的固有频率及振型数据,利用拟合振型的方法拟合出振型函数,结合推到方程,利用MATLAB编程求解。讨论了荷载移动速度、荷载间距对动力响应影响的变化规律。其结果对于多跨连续桥梁的动态设计、动力性能评估以及振动的控制具有一定的实际意义。     

桥梁在车辆作用下空间动力响应的研究

结合公路桥梁的特点，视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统，以模拟桥梁在汽车通过时的空间动态响应。在分析中，桥梁的自振特性先由有限元法得到；车辆采用三维汽车模型，统一列出车桥系统的动力方程。将桥梁的自振模态代入系统，减少桥梁的自由度，采用Ｎｅｗｍａｒｋ－β逐步积分法求解系统方程。由于并不特别限定具体的桥梁形式和构造，可以考虑多车道、多车辆、不同的车速以及不同的车辆参数，车辆模型具有标准化的特点，因此     

地震作用下曲线匝道桥梁伸缩缝碰撞响应

针对曲线匝道桥梁的伸缩缝地震碰撞破坏现象,依托一座多层互通式立交体系中的单支带伸缩缝曲线匝道桥工程,用Kelvin接触单元模拟桥墩两联间伸缩缝和桥台处伸缩缝在地震作用下的碰撞效应.文章建立了包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥空间动力模型,利用非线性时程分析法,针对2个计算模型,分别输入多种地震动工况,对比分析曲线匝道桥...     

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。     

水平地震作用下单桩横向非线性动力响应的三维有限元数值模拟

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,利用有限元软件ANSYS建立了单桩-地基土系统三维有限元模型。运用此模型,对系统进行考虑地基土的材料非线性和桩土界面状态非线性的单桩横向地震响应计算,并进行了自由场响应的计算。计算结果表明:土体的材料非线性与桩土界面状态的非线性特性对单桩的横向水平地震响应有着一定的影响。     

侧向撞击荷载下桥墩动力响应有限元分析

进行了侧向撞击荷载下钢筋混凝土桥墩试件动力性能的试验研究。在试验研究基础上建立了可靠的有限元模型,根据该模型探讨了单次撞击荷载下桥墩的动力响应,对比分析了单次与累次撞击荷载下桥墩的动力响应。研究证明:相同撞击速度下单次与累次撞击相比:平均撞击力较大,撞击作用时间较短;跨中截面峰值应变与平均应变均较小。研究结果为桥墩耐撞性设计提供了依据。     

大跨径钢桥面铺装层动力响应研究

为了揭示钢桥梁桥面沥青混凝土铺装的实际受力特性,利用有限元方法对大跨径正交异性钢桥面铺装层的瞬态动力学响应进行了分析和计算。在不同层间接触条件时,对铺装层静力和动力响应计算结果分析的基础上,着重对完全光滑条件下不同加载周期、不同铺装层模量以及不同铺装层厚度等对铺装层动力响应的影响进行了探讨。结果表明,完全光滑和完全连续接触条件下铺装层的动力响应截然不同,完全光滑时铺装层的最大拉应力为完全连续时的近10倍;加载周期及铺装层模量对铺装层的动力响应影响不显著;铺装层厚度对铺装层动力响应影响较大,当铺装层与钢桥面板之间完全滑动时,6 cm左右的铺装层厚度是最不利的。与静力学计算结果相比,动力计算结果更加接近实际情况。     

移动荷载作用下桥头搭板动力响应分析

将桥头搭板视作粘弹性地基上四边简支的各向同性矩形板，用变分法对移动车辆荷载作用下搭板的动力响应进行了分析，并讨论了荷载的载重、荷载的横向位置、车速以及搭板的长度、宽度、厚度对板顶位移和板底最大弯拉应力的影响。     

地震荷载作用下柔性支撑梁的动力响应分析

提高结构在地震时的承载能力通常是从材料、截面形状等方面来考虑。在构件端部设置一定的约束支承也可以提高构件的抗震能力。为此,必须研究特定约束条件下梁在地震作用下的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特性。文中提出了一种等效单自由度分析方法,应用拉格朗日方程建立了端部弹性与阻尼支承梁的动力方程,并将动力计算结果与有限元计算结果对比验证单自由度分析方法的正确性。应用上述方法对地震作用下柔性支承梁的跨中相对位移、端部绝对位移以及弹性刚度、阻尼系数的敏感性进行了分析讨论。结果表明:等效单自由度分析方法计算准确,可以精确分析地震作用下柔性支撑梁的动力响应;合理设置弹性支承或弹性阻尼支承可以有效减小梁跨中与端部的相对位移,从而提高结构的抗震能力;但采用柔性支承减小构件相对位移的同时可能会增大构件端部的绝对位移。     

在动载作用下山岭隧道锚杆的动态响应分析

基于现场监测数据,采用数值分析方法研究了拱桥铺山岭隧道在底部动载作用下隧道锚杆的轴力和锚固水泥浆应力的动态响应规律。随着爆炸应力波传播,无衬砌影响的锚杆轴向拉应力在极短的时间里增加至峰值,最后趋于稳定,有衬砌锚杆轴力一开始都是向受压方向达到峰值,然后逐渐向反方向振动。每根锚杆从锚头到锚尾锚杆单元轴力都是先增加后减小,中间锚杆单元受拉较大。随着动载作用时间推移,无衬砌影响锚杆在动载作用下,锚杆锚固水泥浆应力逐渐上升到峰值并逐渐趋于稳定,每根锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由负向正方向转变,正负方向水泥浆应力峰值都是由中间向两端逐渐增大。受衬砌影响锚杆锚固水泥浆应力在动载作用后,锚杆锚固水泥浆应力发生多次振动,除了拱腰附近锚杆受到锚固水泥浆应力较小外,其他锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由正向负转变,峰值大小是先减小再增加。     

罕遇地震作用下高速铁路桥墩动力响应分析

建立了列车荷载作用下高速铁路桥墩模型,将桥墩纳入高速铁路简支梁桥全桥体系中进行动力分析.采用弯矩-曲率关系计算程序以及有限元软件,对高速铁路桥墩进行弹塑性分析计算,分别计算了罕遇地震作用下不同车速和不同地震作用组合等工况下的桥梁的弹塑性地震响应。计算结果表明,随着车速的增加,桥梁的地震响应呈上升趋势,结构位移较大;罕遇地震作用下高铁桥梁墩底进入弹塑性状态,给出塑性铰长度数值计算结果,并与AASHTO规范对比验证。     

列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析

以某交叠隧道为背景,通过有限元分析理论与数值计算方法建立三维模型,研究了双向列车通过时其振动对隧道结构的影响。分析表明：拱底中央受列车振动荷载影响最大,结构满足安全性要求;土压静载仍为结构设计的控制因素。     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。     

桥梁健康监测技术的适用性

为了掌握桥梁在各种工作环境下的结构行为和状态,并利用监测信息及早发现桥梁的异常或损伤,在总结了多座斜拉桥病害特点的基础上,以1座典型斜拉桥的有限元模型模拟了多种可能的损伤情形,并通过计算得到各种损伤情况下的结构动、静力反应及其变化。通过对损伤引起的结构变化和现代监测技术的工作性能及环境对结构行为影响的比较,调查典型桥梁健康监测方法的适用性。结果表明:以目前的监测手段获得的数据难以用来实现桥梁的损伤预警。