桥梁损伤识别数值仿真及试验研究

以内蒙古赤峰市银河大桥为例进行研究,该桥于2000年竣工,2001年8月该桥正式投入运行,2001年12月13日早晨,一空载货车撞上ZN-54W吊杆(主拱桥由西向东第8号吊杆),造成吊杆下部保护套严重损伤,为大桥安全考虑,赤峰市松山区政府提出对该桥进行测试。本文采用有限元法、模态分析及损伤识别理论对该桥进行了全面系统的结构损伤识别数值仿真研究,并与试验结果进行比较。由于中承式拱桥的主要受力构件是拱肋及吊杆,所以本文分别分析了拱肋L/2截面、L/4截面及被撞的8号吊杆不同损伤程度下的动力特性,得出结构整体动力特性的变化规律,并通过动力特性变化规律及应变模态实现了对拱肋的损伤识别;通过动力特性变化规律及曲率模态实现了对吊杆的损伤识别。     

空间系杆拱桥吊杆张拉控制的研究

结合中山一桥吊杆张拉施工过程 ,采用大型有限元软件Ansys建立空间梁单元有限元模型 ,通过对空间系杆拱桥吊杆张拉过程的模拟分析 ,并运用Ansys软件的生死单元 ,分别采用影响矩阵法和倒装法计算出该桥施工中吊杆的张拉控制值 ,两种方法计算结果一致     

金沙江公铁两用大桥吊杆阻尼器参数设计及优化

金沙江公铁两用大桥主桥为主跨336m的钢箱系杆拱桥,封闭式箱形刚性吊杆为柔细构件,易发生风致振动,因吊杆侧壁未开人孔,须在吊杆拼接吊装前安装阻尼器,无法采取成桥后实测吊杆动力特性的手段来指导阻尼器设计。鉴于此,为解决其可能出现的振动问题,采用调谐液体质量阻尼器(TLMD)进行减振设计及优化。首先采用有限元法分析吊杆的自振频率,利用振型归一化方法计算吊杆的模态质量;然后在质量比分析的基础上,确定阻尼器的基本技术参数;最后考虑数值模拟的偏差,采用频率分布式设计方法,拓宽阻尼器工作的频率范围,基于多目标满意度优化方法,优化各阻尼器的设计参数。将优化后的多重调谐液体质量阻尼器(MTLMD)方案与吊杆未安装阻尼器、单一频率方案的结果进行对比,得到优化后的方案可以有效降低吊杆的动力放大系数,达到减振的目的。     

基于结构振动的中承式拱桥吊杆损伤识别

吊杆是中、下承式拱桥的主要受力构件,其结构损伤影响桥梁的安全,因此,吊杆的损伤识别是结构健康监测的重要工作之一。本文以一座柔性桥面系中承式拱桥为对象建立了三维空间有限元模型并以锈蚀、断丝等引起的吊杆截面缺损作为损伤指标,通过数值模拟研究了结构振动特性与吊杆损伤之间的相关性。研究结果表明,模态曲率对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好并在此基础上提出了综合运用结构自振频率变化、桥面结构模态曲率变化以及吊杆内力变化进行柔性桥面系中承式拱桥吊杆损伤识别的实用算法。     

先简支后连续梁桥车辆冲击系数影响因素研究

针对先简支后连续梁桥的结构特点,采用板单元及实体单元模拟连续梁桥,使用9自由度的三维整车模型模拟汽车荷载,考虑桥面不平顺,建立了该类桥梁的车桥耦合振动响应分析模型.结合模态综合技术和Newmark-β数值积分方法进行迭代求解.以某座典型的4跨先简支后连续梁桥为算例,分析了该桥在单车荷载作用下,行车速度、路面等级、车辆自...     

中承式系杆拱桥中跨钢挂孔异常振动原因分析

以长春某桥为例,对其存在异常振动的中跨钢箱梁挂孔进行支座静压试验,主桥吊杆索力测试,主桥竖向模态测试,分析该病害产生原因,并提供维修措施,为后期同类型桥梁在检测及养护过程中存在相同病害时进行合理处置提供依据。     

新型钢板组合梁桥车桥耦合振动控制研究

新型钢板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁的模态质量之比较大,在车辆活载下易发生振动.文中以某一新型钢板组合梁桥为例进行动力特性分析,研究不同质量比的液体质量双调谐阻尼器(TLMD)对结构动力响应的影响,并进行简谐激励时程分析和车桥耦合振动数值模拟,对该桥进行车桥耦合振动实测和对比.结果表明,TLMD对钢板组合梁桥具有良好...     

桥梁结构动力特性的有限元分析与试验研究

固有频率、振型等是反映结构动力特性的模态参数,是评价桥梁动力性能的重要依据。本文以西基桥为例,基于ANSYS平台建立了该连续刚构桥梁的有限元计算模型,并对其进行模态分析,得出了相关模态参数。在此基础上结合自由振动和环境随机振动测试结果,对该桥的自振特性进行了分析。结论可为同类型桥梁的动力特性分析提供参考。     

V形刚构-拱组合桥静力有限元分析

V形刚构-拱组合桥体系复杂,为了能更准确地认识和把握这种新型桥梁的力学性能,以小榄特大桥工程为例,建立精确的三维有限元模型,其中V形墩、梁、拱采用三维8节点实体单元,支撑采用空间梁单元和桁架单元,吊杆采用空间索单元进行离散。应用大型通用有限元软件ANSYS对其成桥阶段的主要工况进行弹性计算,同时也对该类桥型有可能出现的病害情况进行预测和模拟。据此,对比分析了各种情况下关键部位和构件的变形及受力状态。研究结果表明:该桥整体受力以V形连续刚构为主,拱对主梁起加劲作用;预应力对结构的安全性至关重要;该桥在一定数量内吊杆断裂的情况下,主体结构具有很好的内力重分配能力;拱脚处受力复杂,要采取构造措施防止局部破坏。     

新型吊杆减振器(TLMD)在南京大胜关长江大桥中的应用

南京大胜关长江大桥采用长方切角断面吊杆,通过吊杆风洞试验可知长度大于40 m吊杆的抗风性能不满足要求.针对该桥吊杆构造、力学特性及其施工期间的大幅风致振动,为防止桥梁运营期间吊杆振动影响结构及运营安全,特为其安装了新型的液体质量双调谐减振器(TLMD).安装过程中通过螺栓孔将各减振器连接为一个整体,然后通过焊接在底部隔板的挡块固定,防止工作时偏转及滑动.安装减振器后的测试结果显示,9根吊杆中有6根阻尼比在4％以上,个别吊杆甚至达到4.66％,TLMD减振器对吊杆的抑振效果良好,同时,该减振器具有方便的安装维护性、良好的耐久性.     

基于振动分析的混凝土刚架拱桥典型病害研究

针对刚架拱桥出现的病害,建立典型混凝土刚架拱桥空间结构有限元模型,分析其动力特性和结构损伤之间的关系,重点研究横向联系体系对动力特性的影响。进行基于环境激励的刚架拱桥模态试验和振动响应测试,并与有限元分析结果进行了比较。分析结果表明,刚架拱桥桥面1阶扭转振型的自振频率对横向联系体系的约束作用非常敏感,可作为反映刚架拱桥结构损伤的特征参数。     

独肋下承式系杆拱桥受力分析

独肋下承式系杆拱桥具有跨越能力强,占用桥面宽度少,桥面标高低,结构简洁,造型优美,施工方式灵活多变,适应能力强等特点,在现代城市建设中得到广泛应用.由于横向只有一片拱肋,一般拱肋设置在桥面横向中间位置,吊杆也设置在拱肋正下方,如果桥面宽度较大,则对桥面横向受力要求较高.通过工程实例,应用平面及空间计算软件,分别对结构纵向整体受力及横向受力进行对比计算,同时对结构的空间稳定性进行分析,确保桥梁各个构件的受力满足要求[1],为类似桥型设计提供了参考.     

新西海桥的振动特性及舒适性评价研究

以日本首座公路钢管混凝土拱桥——新西海桥为对象,进行该桥的自由振动特性分析,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,分析了在移动车辆作用下该桥的动力特性,包括冲击系数和舒适度评价。研究结果表明,在移动车辆作用下钢管混凝土拱桥主跨的拱肋和桥面冲击系数都较小,钢管混凝土拱肋的振动小于主桥桥面的振动。从振动舒适性的观点看,采用纵横梁格构桥道体系的新西海桥在车辆荷载作用下拱肋、桥面和人行桥均满足舒适性要求,具有较好的行车性能。     

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。     

大跨度钢桁拱桥设计关键技术

柳州市白露大桥为主跨288 m 的连续钢桁拱桥,采用两片主桁,主桁中心距为37 m.针对边跨桁梁桁高矮、横向宽度大的特点,将腹杆设计为变截面,通过减小其线刚度并增大截面面积的方法以消除横向框架效应产生的不利影响.平联采用较为简洁的菱形桁式,兼顾结构的受力合理性和美观性.桥面采用密横梁体系的正交异性整体桥面板,使桥面板参与主桁共同作用的同时避免了横梁面外弯曲.为改善结构气动性能,降低风致振动的影响,采用柔性吊杆.边跨平弦钢桁梁采用支架法半悬臂施工,中跨拱圈采用以临时墩辅助拱上吊机悬臂架设的施工方案,桥面系随主桁同步架设.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥桥道系合理位置分析

从功能和构造要求及美学的角度系统地论述大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置的设置方法,探讨桥道系相对位置对桥梁结构的稳定与振动的影响,并对部分大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置进行统计分析。研究表明:将衡量桥道系相对位置的参数c(桥道系距拱顶的高度与矢高的比值)设在0 6左右为合理位置,可使桥梁结构具有较好的横向稳定性和动力性能,并具有较强的美感。     

大跨度提篮式人行拱桥的振动病害分析与改造

针对柔性桥面系动力性能不佳,在行人步伐荷载作用下振动过大,甚至可能发生人桥共振的问题,对一实例桥梁进行自振特性分析,提出提篮式拱桥的前几阶竖向自振频率主要由拱肋性能决定,竖向高阶频率主要由桥面系性能决定,提高桥面系刚度不能有效错开行人步频和结构竖向自振频率,但能有效地减弱动力响应,提高桥梁的使用性能和安全性。根据此类桥梁的这一动力特性,可以有效地诊断出其振动病害并寻求合理的改造加固措施,通常有增加桥面系刚度或增设耗能减振系统两种方法,后者更有效,也可以将这两种方法结合使用。动力响应分析法能有效地进行人行桥振动病害分析和加固前后动力性能对比分析。     

奉干公路浦南运河桥设计

该文介绍了上海市奉干公路浦南运河桥设计。奉干公路浦南运河桥是跨径组合为(25+40+25)m的连续组合钢桁桥。主桁采用圆形钢管和型钢构成的三角形截面,一共四榀桁架,上弦通过焊钉连接件与混凝土桥面板连接,上弦之间通过钢横梁连接,下弦按竖曲线变化,上下弦之间通过斜腹杆连接,桥面板宽30.6m。桥梁中墩采用"V"形墩,边墩采用桩柱式桥墩,桩基础均采用Φ800mm钻孔灌注桩。摘要::该文介绍了上海市奉干公路浦南运河桥设计。奉干公路浦南运河桥是跨径组合为(25+40+25)m的连续组合钢桁桥。主桁采用圆形钢管和型钢构成的三角形截面,一共四榀桁架,上弦通过焊钉连接件与混凝土桥面板连接,上弦之间通过钢横梁连接,下弦按竖曲线变化,上下弦之间通过斜腹杆连接,桥面板宽30.6 m。桥梁中墩采用"V"形墩,边墩采用桩柱式桥墩,桩基础均采用Φ800 mm钻孔灌注桩。     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

祁家黄河大桥设计

祁家黄河大桥为单跨180 m的上承式钢管混凝土拱桥,综述该桥主桥设计。该桥矢跨比为1/5;拱圈采用等截面悬链线,由横哑铃形桁式双肋组成;拱上立柱采用钢管混凝土柱框架结构,桥面板边孔采用20 m空心板梁与路基相接,次边孔采用16 m跨空心板,其余孔均采用标准的13 m跨空心板;该桥采用重力式拱座;拱肋吊段采用内法兰盘连接。该桥采用斜拉扣挂式无支架缆索法施工,利用钢丝绳作扣索,设计中取消了扣塔,直接将部分扣索锚固于桥台处。