中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析与动力荷载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。该文通过建立有限元模型进行模态分析和动荷载试验分析来获得中承式钢筋混凝土拱桥的计算和实测自振特性,并测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算结果进行分析、比较,得到该桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

三塔斜拉桥动力特性影响参数分析

桥梁动力荷载响应与自身动力特性密切相关,非常规斜拉桥的特殊动力特性是决定结构响应的内在原因,进行了三塔斜拉桥结构动力特性影响参数分析。计算结果表明:中等跨度三塔斜拉桥1整体扭转刚度大,扭弯频率比高,有利于提高结构的抗风能力;2该斜拉桥的振型及其频率对加劲梁弹性模量不敏感;3增大斜拉索截面不利于提高三塔斜拉桥结构的整体抗扭刚度;4横向抗风支座对索塔振型影响不大,解除横向抗风支座会大幅降低低阶振型频率,致使桥梁侧弯振型频率较低;5边跨辅助墩可以大大提高结构体系的整体刚度。     

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。     

动力荷载试验在桥梁运营状态评价中的应用

随着服役年限以及车流量的增加,我国不少桥梁结构均处于带病超负荷工作状态,存在较大的安全隐患。为有效掌握桥梁结构实际运营状况,本研究拟采用动力荷载试验的手段,结合现场试验与有限元对比分析,研究了某大跨度连续箱梁桥的频率、阻尼比、振型以及动力系数等动力参数,结果表明:有限元计算结果与实测数据相对吻合,同时实测频率与理论计算频率比值范围为1. 01～1. 03,依据结构动力学反算的挠度校验系数为0. 94～0. 98,由此可知结构刚度储备不足。     

格构式钢塔斜拉桥动力测试及动力影响分析

为研究格构式钢塔斜拉桥的动力特性,以宝鸡市陆港大桥为背景,采用脉动测试法对桥梁的动力特性现场测试,与有限元模型值进行对比分析;在此基础上,分析主塔刚度、主梁刚度、边跨辅助墩、主塔高度等参数变化对该桥动力特性的影响.结果 表明:实测模态振型与理论振型基本一致,实测频率值略大于理论值;格构式钢塔斜拉桥塔梁振型容易被同时激发,互相耦合,互相牵动,不利于抗震;桥塔整体扭转刚度大,有利于提高结构的抗风能力;边跨辅助墩可以大幅提高桥梁纵向刚度和竖向刚度,能增强结构抗风性能,并提高行车舒适性;就其动力特性方面,此种桥型最佳索塔高跨比介于1/3～1/2.5之间.     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

减隔震梁式桥抗震分析的单振型反应谱法修正方法

普通非隔震桥梁中,支座刚度大,主梁对下部结构有较大的约束作用,采用单振型反应谱法计算结构内力,精度较高。而减隔震桥梁中,支座等效刚度较小,上下部结构联系弱,振动分离,采用单振型反应谱法计算结构内力,误差较大。为了提高采用简化算法计算一般减隔震梁式桥结构内力的精度,根据此类桥梁前2阶振型的振动特性及作用效应,提出并研究基于单自由度模型的单振型反应谱法修正方法,并通过与具体算例的多模态反应谱法的计算结果进行对比分析,对单振型反应谱法修正方法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算精度和适用范围进行研究。研究结果表明:对于一般减隔震梁式桥,采用单振型反应谱法计算时,基本周期、梁体位移、支座位移的计算精度较高,但墩底剪力、墩底弯矩的计算精度严重偏低;采用单振型反应谱法修正方法计算时,可大幅提高墩底剪力、墩底弯矩的计算精度。     

软土地基不同约束条件下的中小桥地震反应分析

针对拟建的潮州至揭阳高速公路的地形情况,研究软土地基不同的约束条件下中小桥梁的动力特征及地震响应.得出各阶结构自振频率随着地基刚度的增加呈递增趋势,振型出现的先后次序发生改变,地基土刚度的改变对结构各构件刚度的影响不同,改变支座刚度对地震力大小和位置都有不同程度的影响.提出了选择桥台结构形式及墩台支座类型的依据.     

匝道曲线梁桥自振特性分析与动力荷载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。该文通过建立有限元模型进行模态分析和动荷载试验分析来获得梁拱组合桥的计算和实测自振特性,并测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算分析结果进行了比较,得到该桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

基于模型修正梁格法的车桥耦合振动分析系统

首先以一座钢桁架连续梁桥为工程实例,建立尽可能考虑结构特点的初始有限元模型,并结合现场试验采集的静、动力实测数据,建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数,通过有限元模型修正获得能够反映结构真实状态的基准有限元模型;其次介绍了梁格法桥梁车桥耦合振动分析模块以及静载试验整车加载模块编制思路,并嵌入自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的梁格法车桥静动力分析模块,并将静动力荷载工况下的实测响应、BDANS计算值与通用软件ANSYS计算值三者进行了相互校核和对比。结果表明:BDANS静力分析模块的计算结果与ANSYS静力计算结果完全吻合,BDANS动力分析模块在不同行车工况下的动力计算响应趋势与实测响应趋势保持一致,从而验证了该分析模块的可靠性。     

偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨

近年发生数起箱梁桥在重载车偏载作用下倾覆倒塌的事故,引起了人们广泛的关注。通过对比国内外桥梁设计规范,并对某桥案例进行了分析,提出箱梁桥抗倾覆稳定设计的建议和值得研究的问题:偏载作用下的多跨连续梁桥将产生梁体扭转变形,在确定抗倾覆稳定系数时,将弹性体问题采用刚体的计算方法是不正确的;桥梁设计中应综合考虑桥梁竖向强度的可靠指标,确定合理的横向整体倾覆稳定系数,避免横向整体倾覆失稳先于竖向强度破坏;桥梁橡胶支座的橡胶为超弹性体材料,应对箱梁桥倾覆过程中支座的受力性能和支座与箱梁间的相互作用进行深入研究。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

基于模态的动力分析方法研究及桥梁工程应用

桥梁结构的动力分析方法是一个热点研究方向,基于模态试验,选取高新一号桥为工程背景,并对该桥结构动力响应进行研究。通过实测得知,振型、频率、阻尼的测试结果与设计取值差异性较大,所以能够推断按设计模型计算的结构动力响应计算结果与实际响应也会有较大差距。根据模态叠加法的理论,提出采用实测模态的数据进行动力分析,可以更为准确地评价桥梁结构的动力响应。     

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。     

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。     

PC连续T梁桥动力特性分析

为研究不同结构参数对PC连续T梁桥动力特性的影响,以某工程PC连续T梁桥为研究对象,现场实测该桥的振动基频,应用ANSYS软件建立实桥有限元模型,并分析该桥的动力特性。分别研究了不同建模方法、护栏、横隔梁布置和支座横向约束对PC连续T梁桥动力特性的影响。研究结果表明:护栏可以提高PC连续T梁桥的抗扭刚度和抗弯刚度,且对抗扭刚度的影响大于对横向抗弯刚度的影响,用质量单元建立护栏模型,反而使桥梁抗扭刚度下降;端横梁可以提高横向抗弯刚度;随着中横隔梁数量的增加,PC连续T梁桥的基频增大,抗扭刚度增强;增加支座横向约束可以有效提高PC连续T梁桥的抗扭刚度和横向抗弯刚度,并且中间支座横向约束效果比端部支座横向约束效果更好。     

红水河斜拉桥在车辆通过时的动力响应分析

通过理论计算和现场实测,分别得出红水河铁路斜拉桥在机车通过时的动力响应,并将两种方法得到的结果进行分析和比较。结果表明,红水河铁路斜拉桥在机车荷载作用下的横向动位移幅值介于0.6~1.4 mm之间,动挠度幅值介于17.9~20.2 mm之间。计算结果与实测结果接近,较客观地反映了桥梁结构的动力响应规律。     

山区连续梁桥隔震设计研究中的隔震度因素探讨

针对山区桥梁的结构特点构造了7组代表性的连续梁桥作为研究对象,通过在桥墩上设置铅芯橡胶支座（LRB）进行隔震设计,采用结构抗震分析软件UC-win/FRAME（3D）建立了隔震桥梁和对应非隔震桥梁的动力分析模型,探讨了隔震度与桥墩刚度比（R1）、桥墩组合刚度比（R2）、支座总刚度和桥墩总刚度比（R3）及支座变形的关系。结果表明：在山区桥梁隔震设计中建议采用支座屈服后刚度对应的隔震度;隔震度与支座总刚度和桥墩总刚度的比值R3更为相关;为了提高隔震效果,建议隔震度控制在2.0左右。     

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。     

高烈度区装配式规则桥梁抗震计算方法探讨

国内桥梁抗震设计规范借鉴国外一些桥梁抗震设计规范的规定并结合国内已有的一些研究成果给出了规则桥梁的定义,并提出了仅适用于规则桥梁的单振型反应谱抗震计算方法。桥梁工程师应当掌握简化分析方法进行桥梁抗震计算,对有限元程序计算结果进行必要的验证,保证抗震计算结果的正确性。本文对8度区一座规则桥梁分别采用单振型反应谱法手算和多振型反应谱法程序计算,比较2种方法的计算结果,二者相差比例在工程结构设计允许范围内,为高烈度区规则桥梁抗震设计提供参考。