中、下承式拱桥自振特性分析

以平行式、提篮式和斜靠式3种中、下承式混凝土拱桥为工程实例,采用有限元程序MIDAS/Civil建立桥梁空间有限元计算模型,对其进行自振特性分析,比较3种不同桥型自振特性的特点,计算结果表明:中、下承式混凝土拱桥的振型主要有拱肋面外横向振动、结构整体竖向振动和扭转振动,高阶振型才出现桥面系的横向振动;3种拱桥都是首先出现拱肋的面外横向振动,低阶振型均以拱肋面外横向振动为主,拱肋的横向自振频率小于竖向自振频率;斜靠式拱桥的振型密集,横向振动基频比平行式和提篮式拱桥的横向振动基频大;3种拱桥的竖向振动都表现为桥梁结构整体竖向振动;3种拱桥的扭转振动都出现较晚.     

蒲山系杆拱桥吊杆张拉力的空间计算分析

以蒲山大桥为工程实例,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了该下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型,考虑拱桥吊杆在空间上的相互影响,给出了根据吊杆的张拉顺序利用逆序法计算拱桥吊杆第1次张拉时的初始张拉力,用影响矩阵法计算拱桥吊杆第2次、第3次张拉时的张拉力计算方法,得出了拱桥吊杆的初始张拉力按此结果进行吊杆张拉施工,吊杆内力整体上符合设计要求,所得结果可用于指导该拱桥吊杆的张拉施工,并可为同类桥梁的施工提供参考。     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

新型上承式拱桥动力特性研究与试验验证

为解决大跨上承式拱桥结构刚度小、自振频率低等问题,提出一种新的拱桥结构.具体做法是:把立柱改为带副拱的三角网,形成双层桁架结构,提高结构的刚度,进而改善结构的动力特性.为研究新型上承式拱桥动力特性,修建2座跨径10 m的试验桥并进行环境激振试验,测出结构首次发生面内振动的自振频率;利用有限元软件计算结构的刚度和动力特性.试验及有限元结果表明,新型上承式拱桥首次发生面内振动的自振频率较传统上承式拱桥明显提高,且所测振型与有限元分析吻合;用钢量相同时,新型上承式拱桥首次出现面外、面内及扭转振型时的自振频率均高于传统上承式拱桥;新型上承式拱桥刚度大幅提高,列车活载作用下,主梁最大上下挠度绝对值之和大幅减小.     

力传感器修正频率法在吊杆张力测试中的应用

基于两端铰支的弹性梁在轴向拉力作用下横向振动微分方程,将约束条件、长细比等影响因数归结为吊杆计算长度的影响,引入长度修正系数,得到了基于频率法的吊杆张力实用计算公式.在此基础上,提出了利用压力传感器对上述公式进行二次修正的方法.工程实践表明,该方法既有与压力传感器法相近的测试精度,又有频率法的便捷,可以兼顾测试的精度和效率,且成本较低,具有较好的工程实用价值.     

基于神经网络算法和附加质量法的短吊杆张力识别

根据质量影响吊杆自振频率的特性,用附加质量法增加识别参数,实现对短吊杆张力的识别。随机生成吊杆的张力和弯曲刚度,并运用有限元方法计算出对应的附加质量前后吊杆的自振频率,构成神经网络的教师数据,训练神经网络,拟合吊杆的自振频率与弯曲刚度和张力之间的非线性关系,进而建立基于附加质量法和神经网络的短吊杆张力和弯曲刚度识别系统。以1组长度为2～10m的短吊杆和在建拱桥的2根试验短吊杆为例,通过数值模拟检验识别方法及系统的有效性,识别误差分别为0.5‰和6%左右,表明所提出的识别方法和系统可行和有效,且识别精度比弦振动理论计算方法有显著提高。     

提高拱梁固结拱桥自振频率的有效方法

为提高拱梁固结体系拱桥的自振频率,使该类拱桥得以在大跨径、小宽跨比的高速铁路桥梁中推广应用,在此提出一种新的有效方法,具体做法是,以拱肋作为上弦杆,主梁作为下弦杆,在L/4～3L/4区域内设置腹杆,以此形成一个带柔性吊杆的大桁架结构,通过引入刚度大的桁式结构使拱桥的整体刚度得到提高,进而改善结构的动力特性。新结构既保留了拱桥的优点,又有桁架的受力特征。计算结果表明,与普通拱梁固结拱桥相比,新结构可在材料增加很少的前提下有效提高自振频率,尤以面内自振频率增幅最为明显;拱肋内倾角对新结构的影响随振型的不同而不同,其中,对面外自振频率的影响较面内自振频率明显。     

双线铁路下承式连续梁拱组合桥列车-桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车-桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上,采用26个自由度的列车空间振动模型,以空间梁单元模拟桥梁结构,以普通空间梁元即12自由度的空间梁元来模拟拱及吊杆结构,建立了双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动分析模型,分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源,进行双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动响应分析。计算了列车以不同车速通过桥梁的空间振动响应,所得结果可供设计参考。     

下承式拱桥上无缝线路设计及纵向力影响因素分析

基于梁轨相互作用原理,针对下承式拱桥的受力特点,建立下承式拱桥上无缝线路纵向力计算模型,分析了6种不同的铺轨方案,并从中比选出最佳的铺设方案,在此基础上分析了拱肋、吊杆、荷载工况、墩台刚度等对纵向力的影响。分析结果表明:在连续梁左端布置1组单向钢轨伸缩器且尖轨位于拱桥左边跨时,钢轨纵向力最小;拱肋、吊杆对钢轨伸缩力影响较大,对钢轨制动力和断缝值影响较小;计算钢轨制动力时建议选取拱桥全跨布载,计算断缝值时建议在连续梁梁端附近设置断轨,计算结果具有较大的安全储备;列车运行时拱肋受拉,建议下承式拱桥拱肋采用钢管混凝土结构。     

大跨度上承式钢管混凝土提篮拱桥桥上无缝线路计算分析

目前铁路建设中出现了多种形式的特殊桥型,它们超出了我国各种规范和暂规所涵盖的范围。运用梁轨相互作用基本原理,笔者提出了铁路大跨度上承式钢管混凝土提篮拱桥桥上无缝线路计算的简化算法。以某新建双线上承式提篮拱桥为例,运用简化算法建立有限元模型对不同工况下桥上无缝线路计算分析,分析表明:上承式提篮拱桥桥上无缝线路计算中,拱圈温度差对钢轨伸缩力有很大的影响,挠曲力的分布规律和数值较常规桥梁有较大的差别。文章中的计算分析方法和结果可用于指导铁路特殊桥型桥上无缝线路设计。