风环境下大跨度斜拉桥上的车辆驾驶舒适性评价

建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系.在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合分析模型,该模型可以预测风环境下桥梁上通行车辆的行驶安全性及驾驶舒适性;建立了车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法,并采用ISO 2631-1-1997标准对不同路面粗糙度下行驶于杭州湾跨海大桥的车辆驾驶舒适性进行了评价.评价结果表明:路况越差,车辆的驾驶舒适性越差,且所计算工况下车辆的竖向和侧向驾驶舒适性均满足ISO 2631-1-1997标准.     

广州海心桥人致振动研究

海心桥为主跨198.152 m的钢结构曲梁斜拱人行桥,具有轻质、斜拱、空间曲线结构的特性,动力特性复杂,需对其进行人致振动研究。采用有限元软件MIDAS Civil建立空间有限元模型,根据德国人行桥设计指南EN03(2007)(简称德国EN03规范)和我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69—95)(征求意见稿)(简称我国规范征求意见稿),基于单自由度共振法分析了人致振动加速度峰值以评价该桥的人致振动舒适性,并基于Dallard公式确定人致横向动力失稳临界人数以分析该桥的横向动力稳定性。结果表明：该桥的主梁和拱肋刚度相近,存在竖向振动与横向振动耦合的动力特性,因此人致振动分析时充分考虑了两者的耦合作用;分别有13阶、9阶模态的竖向加速度和11阶、10阶模态的横向加速度不满足德国EN03规范、我国规范征求意见稿CL1舒适性标准;低阶频率下两规范计算的加速度峰值及舒适性评价结果接近,高阶频率下德国EN03规范计算的加速度峰值较大,舒适性评价结果更加保守;该桥1阶及3阶模态横向失稳临界人数对应人群密度均小于设计人群密度,当桥梁发生1阶或3阶振动时存在横向失稳的可能,加装TMD后横...     

人行悬索桥人致振动舒适度分析与试验研究

为研究人行悬索桥在人行荷载下的振动舒适度问题,以某景区人行悬索桥为依托,首先通过计算,确定了该人行悬索桥的敏感模态和规范荷载作用下的振动响应;然后,现场实测了该桥动力特性和人致振动响应,得到了该人行悬索桥的自振动力特性参数和多种人行荷载工况下的加速度响应。基于计算和实测结果,综合评价该人行悬索桥的舒适度,并在此基础上进行了调谐质量阻尼器(TMD)的减振分析。结果表明：有限元分析和实测加速度响应均超过了规范限值,该人行悬索桥人致振动问题突出;当人群密度较小时(<0.7人/m²),振动响应随行人密度整体呈线性增长,增长速度与步频相关;人群的行走方式对振动响应的影响较为明显,多列同向行走使振动响应明显增大;TMD的振动控制效果十分明显,TMD的减振效率与TMD的质量比、安装位置等参数有关,对该人行桥而言,质量比为1.25%时,TMD的减振效率最高。     

车辆荷载作用下双工字钢-混组合连续梁桥振动控制研究

车桥耦合作用下,钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出,这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振动模型,并对不同车重、车速和路面等级下的桥梁竖向加速度振动响应进行分析。在桥梁各跨跨中安装调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁振动进行控制,采用最佳参数调整方法确定TMD参数。对安装TMD前后的桥梁振动响应进行对比分析,并结合Sperling指标对行人舒适度进行评价。研究结果表明：车速、车重和路面等级均是导致行人舒适度变差的重要因素;2辆同型号车辆按相应车道并排行驶,安装TMD后,随着车速的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率逐渐增大,当车速为120 km·h^-1时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率达到43.7%,Sperling指标从2.76降到2.33,振动控制效果最为明显;随着车重的增加,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率基本呈增大趋势,当各车重为40 t时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率为29.1%,Sperling指标从2.20减小到1.99,行人舒适度得到了较大改善;随着路面不平顺等级的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率也逐渐增大,C级路面时加速度峰值减小率可达到29.4%,控制效果明显。因此,安装TMD对不同车重、车速和路面等级下的桥梁跨中竖向加速度响应均起到了控制作用,对双工字钢-混凝土组合连续梁桥安装TMD可以有效地改善行人舒适度。     

大跨胶合木人行桥动力特性分析

山东省滨州市飞虹桥为单跨跨度99 m的大跨度胶合木人行桁架拱桥,为了解大跨木结构桥梁的动力特性,同时为推广该类型桥梁的工程应用提供依据,采用有限元计算和现场实测的方法对该桥的振动模态进行了对比研究,并根据不同标准对该桥的人致振动性能进行了分析。结果表明：桥梁竖向频率测试结果与有限元计算结果接近,因桥面系会提供一定横向刚度,横向频率测试结果大于有限元计算结果;桥梁自振频率满足中国《城市人行天桥与人行地道技术规范》(CJJ 69—95)标准的人致振动竖向自振频率限值要求,依据EN 1990-Annex A2-2005标准、ISO 10137:2007标准计算行人荷载作用下的桥梁振动加速度,桥梁的竖向和横向振动加速度均能满足对应标准的舒适性指标要求。     

高墩大跨连续刚构桥的行车舒适性研究

桥梁不仅要满足行车要求,还必须满足行人和车辆通过时的舒适度要求,评价行车舒适性的标准一般基于车体的振动加速度。该文根据空间整车模型,得到车桥耦合的运动微分方程并编制了车桥耦合分析程序,计算了车辆过桥时车体各个方向的加速度响应;然后把可靠度与行车舒适性结合起来,以ISO 2631指标中的加速度上限值为破坏限值来拟合某一舒适性等级的极限状态方程,根据调查统计得到随机车流的参数分布特征,以某一高墩大跨桥为例,从可靠度角度评价车辆在该桥行驶过程中的舒适性。     

人行桥振动舒适性评价方法及标准研究现状

人行桥在振动荷载作用下,可能出现大幅振动,给行人带来不适的心理反应。现行各国规范对人行桥振动舒适性的评价方法主要有避开敏感频率法和限制动力响应值法。最常用的评价指标是加速度ak,根据ak所处的范围来确定人的振感。英国BS 5400和欧盟Euro code采用结构振动响应的峰值加速度alim作为人行桥的舒适性评价指标;瑞典国家规范Bro 2004采用均方根加速度aRMS作为人行桥的舒适性评价指标;国际化标准组织ISO制定出人行桥振动舒适性的国际通用标准,由表示频率和振动均方根加速度(r.m.s)关系的感觉曲线和处于振动环境中的疲劳容许时间构成。由不同规范的比较结果可以看出,在低阶频率范围内(小于2 Hz),4个规范规定的加速度指标均比较接近,而在高阶频率范围内相差甚大。     

基于TMD的大跨连续钢箱梁人致振动分析研究

一般大跨连续钢箱梁人行桥难以满足我国现行规范对人行桥竖向自振频率的严苛要求(不应小于3 Hz)。为了对此类桥梁的人致振动舒适性进行适合准确的评价及优化,并为我国人行桥有关规范的制定提供依据,以一座(58.6+110+58.6)m大跨连续钢箱梁人行桥为例,参照德国人行桥设计指南(EN03-2008),以人群动荷载作用下结构的加速度幅值为指标对该桥的人致振动舒适性进行评价,并对舒适性不满足要求的特定模态采用布置调质阻尼器(TMD)的方法进行减振处理。分析研究表明:TMD可有效地控制结构相关模态下的人致振动响应,在人行桥第1、第3阶模态峰值位置布置总重6 000 kg TMD后,两阶模态的人致振动减振率分别为86.5%、86.3%,最大竖向加速度幅值在0.5 m/s~2以下,满足设计指南最好舒适性指标。     

基于一种反应谱简化方法的人行桥振动分析

行人荷载是人行桥的激振源,当人行桥梁振动的位移、速度、加速度过大时,行人会因为极度不舒适而停下脚步或离开,因此人行桥的动力设计主要考虑的是结构的正常使用性能,其中,峰值加速度是衡量舒适度的重要参数.介绍了人行桥振动的基本原理以及反应谱方法的研究现状,引入具有一定保证率的概率性响应谱,并将其应用于工程实例,计算其峰值加速度,进而进行舒适度对比评价,为城市人行桥的设计计算提供了一种简单方便的方法.     

大跨斜拉桥行车振动舒适性评价

为了提出适合于评价大跨桥梁行车振动舒适度的标准,对某大跨斜拉桥的行车振动进行现场实测,分析车辆驾驶员座椅处的振动特性以及不同车速下的车内振动加速度有效值;并以国际上通用的ISO2631标准为基础,结合车内人体的舒适感觉,提出行车振动舒适度评价标准,并对该桥的舒适性进行评价.     

平地机振动舒适性的测试与评估

介绍了国际标准ISO 2631和欧共体人体安全委员会法规89/391/EC有关车辆座椅振动的测试、分析和评估方法,对平地机在现场作业和路面行驶工况下的振动进行了测试和分析,并以试验中振动最严重的工况为例,按照ISO2631和89/391/EC对平地机振动舒适性及振动对人体健康的影响进行了分析评估。最后,对如何改善平地机的整车动态性能,提高座椅舒适性提出了建议。     

移动荷载作用下特大悬索桥的行车舒适性

为研究移动荷载作用下特大悬索桥的动力响应和行车舒适性问题,用正交异性矩形板单元弯曲形函数的6次Hermitian插值函数,通过Matlab编程把车辆移动过桥时的荷载转换成加劲梁各节点的荷载时程,用通用有限元程序ANSYS,对移动荷载作用下特大悬索桥动态响应进行了时程分析,给出了悬索桥在不同荷载作用下的数值分析结果。实例分析表明,该方法具有很好的适用性和很高的精度,加劲梁最大位移响应位于桥梁中跨的跨中位置,发生在移动荷载通过桥梁跨中位置前后。最后,通过对某悬索桥动力响应的时程结果进行小波变换,研究了该悬索桥的行车舒适性。     

基于车致振动响应的双层钢桁梁桥行人舒适性分析

以某人车共用的双层钢桁架梁桥为研究对象,运用ANSYS软件建立桥梁-人体有限元分析模型。基于车辆荷载引起的行人振动加速度响应,采用均方根加速度、烦恼率和频域分析等3种人体舒适性评价方法对行人舒适性进行评价,分析车速、车重和行车间距等因素对行人舒适性的影响。计算结果表明：3种行人舒适性评价方法的评价标准虽不同,但能得出一致的评价结论;在车速为45 km/h时,人体会感到由车辆荷载引起桥梁振动所带来的不舒适感;人体舒适性随车重的增加而降低,当车重超过10 t时,人体会出现较为明显的不舒适性;增大行车间距对人体舒适性的影响较小,但可能使行人产生不良的生理反应。     

CFRP主缆自锚式悬索桥静动力性能及其地震响应研究

为了研究CFRP材料作为主缆应用于自锚式悬索桥的静动力特性,以一独塔自锚式悬索桥为例,建立三维有限元模型,分别应用CFRP材料和高强钢材作为其主缆进行对比分析,其中CFRP主缆按照与钢材等强度和等刚度的原则设计,在汽车荷载和风荷载的工况下,比较其静力特性,在横向、纵向和竖向3个方向的地震激励工况下,比较其地震响应特性。分析结果表明:将采用等刚度原则设计的CFRP材料作为自锚式悬索桥的主缆后,主梁弯矩、主缆拉力均有所减小,结构内力有了明显改善,桥梁自身的偏位也较钢主缆的自锚式悬索桥有了大幅度的减小,桥梁结构的振动频率却呈现出增加的状态,这些对于桥梁是非常有利的,而采用了CFRP主缆的自锚式悬索桥表现出更好的地震响应。因此,从静、动力特性及其地震响应而言,采用等刚度原则设计的CFRP主缆的自锚式悬索桥的性能最优。     

骑行桥行人振动舒适度研究

以某设计新颖的骑行桥为背景,分析研究了该桥在行人行走、跑动作用下的振动舒适度问题。利用德国人行桥设计指南EN03规范推荐的计算方法对该桥最大加速度振动幅度进行了计算,并与对应的舒适度标准进行了对比。研究成果能够为同类桥梁设计提供技术参考。     

大跨度单索面曲线悬索桥人致振动舒适性及减振措施研究

随着桥梁美学和城市景观的追求以及新型轻质高强材料的运用,人行桥梁的跨度不断增大,基频不断降低,带来的人致振动问题也日益突出.以厦门山海健康步道节点二桥梁——单塔单索面曲线悬索桥为背景,通过行人激励下人致振动响应,分析人致振动峰值加速度和侧向锁定及其临界人数,并对安装调谐质量阻尼器(TMD)减振方案进行参数优化.结果 表...     

山区大跨窄悬索桥抖振响应时域有限元分析

为了掌握山区窄悬索桥的抗风性能,以某山区大跨度加劲梁窄悬索桥为研究对象,采用谐波合成与FFT转换技术相结合的方法,构建模拟了山区窄悬索桥三维脉动风场,并基于ANSYS大型有限元分析软件的APDL语言,建立山区大跨度窄悬索桥风振响应有限元模型,分析大跨度窄悬索桥结构抖振响应特性。结果表明:窄悬索桥的抖振位移响应时程表现为明显的限幅振动,可能会引发局部构件疲劳破坏。该加劲梁窄悬索桥的横向抖振位移上限值为16.4 cm,竖向位移振动上限值为8.8 cm,其横向抗弯刚度更小,出现横向弯曲振型频率会更低,需要采取一定的抗风措施加强横向刚度。     

重庆鹅公岩轨道专用悬索桥船撞作用下行车安全性与舒适性研究

为研究重庆鹅公岩轨道专用悬索桥在遭受船舶撞击作用下,轨道车辆行车安全性与舒适性,采用桥梁结构分析软件BANSYS建立有限元模型,对桥梁在船撞力作用下的动力特性及车-桥耦合振动进行分析计算,并根据分析结果对行车安全性和舒适性作出评价。结果表明:船撞力的作用大幅增加了桥梁在横向的振动响应,并一定程度地增大了车辆的响应;但船撞力对车辆响应的影响远小于其对桥梁响应的影响,且列车的行车安全性和舒适性指标均满足要求。     

下挂式人行桥由于交通荷载引起的舒适性分析

将人行道下挂在两幅主桥之间,这种设计方法在国内尚属首次应用,下挂结构刚度较小,由主桥的交通荷载引起的振动直接影响了行人的舒适感和安全感,因此这类人行桥的舒适性问题需要特别的研究。该文采用车桥耦合振动,通过大量数值模拟分析研究由于车辆过桥时引起的人行桥的振动响应。结果表明在良好路面条件下,当车辆(重车)少于10辆/侧时,人行桥的舒适性基本满足要求。路面平整度对舒适性有很大的影响,行车速度对人行桥的舒适性影响不明显。     

大跨度悬索桥车-桥耦合振动建模及构件受力分析

为精确分析大跨悬索桥在重型车辆作用下的振动响应,基于LS-DYNA程序,根据实际重型车辆结构特性建立精细的三维车辆模型,将车辆子系统和桥梁子系统进行耦合,建立实体单元的车桥耦合振动模型;设置多种荷载工况,对比分析主梁各特征点位置的竖向位移、吊杆和主梁顶板的动力响应.