基于跑车试验的连续梁桥承载能力快速评定方法研究

桥梁跑车试验的动力响应中包含着静力响应,基于简支梁在匀速常量力及简谐力作用下的动力响应的频率成分分析,提出利用低通滤波从跑车位移曲线提取静力位移的方法,并推广到连续梁桥;通过仿真分析,介绍了提取静力位移的过程,结果表明,该方法能对动挠度曲线中的静力成分和动态成分进行准确分离;最后对某6跨变截面连续箱梁桥在跑车车辆作用下实测动挠度曲线进行分析,得到其广义影响线,进而按照静载试验方案布置车辆,得到静载试验挠度的估算值。本方法得到的挠度校验系数与静载试验结果基本相当,可代替静载试验对连续梁桥进行承载力快速评定。     

基于稀疏正则化和基函数扩展的桥梁影响线识别方法

桥梁影响线反映结构固有特性,具有对损伤敏感和对环境变化较不敏感的优点。监测桥梁在不同使用阶段的影响线状态及其变化趋势,对于评估桥梁服役性能有重要意义。基于移动车辆与桥梁响应实测信息可反演出影响线,但桥梁响应包含动力效应等干扰因素,于是增加了精确识别影响线的难度。为此提出基于基函数扩展和稀疏正则化的桥梁影响线识别方法,可使识别解满足数学最优的同时,更加符合影响线的物理意义。该方法采用基函数扩展法建立新的影响线表达形式,利用三次B样条曲线和三角函数构造基函数,然后结合稀疏正则化方法,建立优化目标函数,求解基函数权重系数。通过实验室钢筋砼3跨连续梁的试验验证,表明上述影响线识别方法有较高的识别精度,具备工程应用的良好潜力。     

高墩大跨连续刚构桥的Pushover分析

Pushover法作为一种非线性静立分析方法,在基于结构位移/性能的抗震思想下有更为广泛的应用前景。结合工程实例,对高墩大跨连续刚构桥进行Pushover分析,其结果与非线性时程分析法比较,结果表明该方法对桥梁结构有较好的适用性和发展潜力。     

基于加权法的桥梁冲击系数计算方法

以公路简支梁桥为研究对象,采用四自由度的二分之一车辆模型,建立了车桥耦合振动方程,计算了不同车速下桥梁跨中截面的动挠度和应变时程曲线.对比了传统定义法、试验测试法、现行规范法的冲击系数计算值,对前2种方法进行了修正,获得了桥梁结构的最大动效应值,并根据主梁的最大活载内力计算原理,引入数值加权的概念对前2种方法进行了加权计算.分析结果表明:传统定义法和试验测试法计算的冲击系数值比《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)计算值小;由时程曲线上最大动效应处得到的冲击系数平均值约是前2种方法计算值的2倍,且其最大值比规范法计算值小37％;基于传统定义法的挠度冲击系数值大于应变冲击系数值,而试验测试法得到的挠度冲击系数值普遍小于应变冲击系数值;基于传统定义法和加权法的挠度冲击系数计算值比规范值大16％;试验测试法和加权法相结合的冲击系数计算方法考虑了移动荷载对整个桥梁冲击的历程效应,计算比较稳定.     

基于广义正交域理论识别桥上移动载荷的方法研究

基于广义正交多项式理论,提出了一种基于广义正交域的桥上识别移动荷载的新方法,用广义正交多项式函数逼近桥梁挠度或应变,对逼近函数微分求得桥梁挠曲速度和加束这度,用最小二乘法由桥梁挠度及近似的挠曲速度和加速度识别桥梁的模态位移、模态速度和模态加速度,由梁的模态坐标方程和最小二乘法识别桥上移动荷载。数值仿真及试验考核表明本方法具有良好的识别精度和抗噪声干扰能力。     

无粘结预应力桥墩桥梁结构耐震时程分析

为了研究耐震时程法对于预应力钢管混凝土自复位桥墩桥梁地震响应捕捉的可行性, 进行了在配有无粘结预应力桥墩桥梁的地震适用性分析。 通过与增量动力分析 (IDA) 结果对比的方法, 验证了耐震时程法预测自复位桥梁地震响应的可行性; 在可行性验证基础上, 进一步采用耐震时程法分析了桥墩中引入无粘结预应力对自复位桥梁体系地震响应的影响。 研究结果表明： 耐震时程法可用于进行预应力自复位桥墩桥梁结构抗震性能评估, 能较好地预测出自复位桥梁结构的预应力大小和残余位移等地震响应。     

风荷载-列车-大跨度桥梁系统非线性耦合振动分析

考虑桥梁结构的几何非线性因素,建立了风-列车-桥梁系统耦合振动分析模型.以某大跨度钢桁梁桥为例,计算了静风及脉动风荷载的不同作用效应、风速及车速变化对桥梁位移极值的影响及桥梁几何非线性因素对结构分析的影响.结果表明,进行车桥耦合振动分析时要综合考虑风荷载的动力作用,风速及车速变化对桥梁位移极值均有较大影响,桥梁的线性及非线性位移时程曲线存在明显区别.     

基于位移影响线的装配式梁桥承载能力快速评估应用研究

为快速评价装配式桥梁承载能力,研究了基于位移影响线的承载力检算方法。通过现场慢速行车方式获得典型断面实测位移数据,采用四次多项式拟合得到实测广义位移影响线;基于广义位移影响线进行虚拟荷载试验,进而实现桥梁承载能力的快速评估。通过在某30 m简支T梁桥工程应用结果表明:该方法评估结果与荷载试验吻合较好,可用于同类桥梁承载力快速评估。     

钟宅湾大桥桥梁结构动力特性检测及分析

通过对厦门钟宅湾大桥动载试验中的桥梁结构动力性能检测进行阐述及分析,可知动载试验具有工作量小、费用较低,而且能够涉及很宽范畴的优点,因此动载试验方法对于大跨度悬吊结构的桥梁具有很好的适用性,值得大力推广与应用.     

桥梁动载试验及其有限元简化模拟研究

根据移动荷载识别结果,将车辆荷载简化模拟为线性三角形荷载函数,且通过将该荷载在不同时间作用于有限元模型的各个节点来模拟车辆的移动,并将车速的变化反映在荷载到达节点的时间上,通过对一简支梁的有限元模拟分析和理论分析结果对比,验证该简化方法的有效性和稳定性.并将该方法用于一座实际连续箱梁桥的动载试验模拟,模拟计算得到的频率及不同车速跑车情况下的动挠度曲线与试验结果吻合.模拟计算可得到冲击系数随车速的变化以及动应变等更多信息,为采用动载试验数据进行桥梁评估提供了更多途径.     

基于时程曲率差法的简支梁损伤识别

提出时程曲率这一概念,运用折减刚度法模拟简支梁的不同位置、不同程度的损伤,得到结构典型位置在匀速移动荷载作用下的时间历程动位移响应,利用结构损伤处时程位移响应曲率幅值出现突变的特点,取时程曲率差的绝对值作为结构损伤识别指标来识别结构损伤位置。相对于传统桥梁损伤识别方法,时程曲率差法可人为设置采样点,高频连续采集,不会受限于测点数量及测点布设位置的影响。     

非规则连续刚构桥地震易损性分析

为探讨非规则桥梁的抗震性能,建立了典型非规则公路桥梁的地震易损性理论模型.考虑桥梁结构参数和地震动的不确定性,抽样生成桥梁地震易损性分析模型样本库.用OpenSees软件对模型样本库进行非线性动力时程分析,以获得结构动力响应.在研究桥墩反弯点时程曲线和桥墩曲率包络线分布特征的基础上确定桥梁构件的损伤指标.采用概率地震需求分析方法获得桥梁各构件易损性曲线,并基于一阶可靠度理论获得桥梁系统的易损性曲线.结果表明:在地震作用下,非规则桥梁支座最容易损伤破坏,桥梁系统的易损性明显高于桥梁构件的易损性;易损性曲线可用于评估非规则桥梁的抗震性能,为震后桥梁损伤识别提供依据.      

基于能量法的波形钢腹板箱梁挠度计算

文章基于能量变分原理,通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法;分别针对简支梁作用均布荷载和集中荷载两种工况,推导挠度计算公式,通过与有限元方法的比较验证该方法的准确性,并进行箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的挠度贡献分析。     

波形钢腹板EPF组合箱梁桥试验研究

采用试验与计算分析相结合的方法,对波形钢腹板EPF组合箱梁的力学性能进行了分析研究。通过静载试验得到桥梁在试验荷载作用下的挠度曲线及应力分布,通过动载试验得到试验梁前5阶模态、最大动挠度。试验结果表明:在实验荷载作用下各工况实测挠度满足规范要求;控制截面实测应力曲线变化趋势与计算值趋势基本吻合;冲击系数、阻尼比以及结构的自振特性同计算结果比较基本吻合。     

RC矩形空心墩的新型滞回模型及参数识别方法

为了准确模拟RC （reinforced concrete）矩形空心桥墩的刚度退化特性,为桥梁震后可恢复性能研究提供理论基础,进行了不同设计参数的14个RC矩形空心墩模型拟静力试验. 通过引入峰值位移影响系数体现刚度退化与峰值位移的关联,建立修正的Bouc-Wen-Baber-Noori （BWBN）滞回模型;基于粒子群-引力搜索混合智能优化算法（combination of particle swarm optimization and gravitational search algorithm,PSOGSA）识别实测滞回曲线对应的滞回参数,并建立桥墩设计参数与滞回参数间的对应关系,进而总结滞回参数的经验预测方法. 研究结果表明:修正的BWBN滞回模型曲线与实测滞回曲线吻合程度高,相关性系数在0.98以上,且新型滞回模型能准确地反映出桥墩侧向刚度随墩顶位移退化的特性;PSOGSA算法能精确地识别实测滞回曲线的模型参数;采用经验预测方法得到的模型曲线与实测滞回曲线的相关性系数为0.83,该方法适用于缺乏实测滞回曲线的桥墩.      

多线铁路车桥耦合振动仿真研究

为了评估高速铁路上多线铁路桥梁列车运行安全性与舒适性,以渝黔铁路白沙沱大桥为例,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立了CRH3动车和拖车三维空间动力学模型,并通过SIMPACK的子结构技术将动车和拖车组装成列车动力学模型;采用有限元软件ANSYS建立了桥梁的动力分析模型,计算其自振特性.根据列车和桥梁子系统之间的变形协调条件和力平衡条件,在轮轨接触面的节点上进行位移和力的数据传递,基于SIMPACK与ANSYS相结合的联合仿真方法首次进行多线车桥耦合振动仿真,分析了桥梁动力学指标及列车安全性指标和舒适性指标,探索了多线车桥耦合振动的一般规律和对列车安全性与舒适性的影响程度.研究结果表明:(1)三线列车共同作用下,与单线单独行车时对应动车和拖车的车辆安全性指标(脱轨系数、轮重减载率及轮轨横向力)几乎完全一致;车辆舒适性指标(车体竖向加速度、车体横向加速度、竖向舒适度指标及横向舒适度指标)中除个别竖向加速度约10%外,其余指标都在1%以内,表明由于桥梁刚度较大,桥梁振动对列车动力学指标的影响很小,单线和多线对应动力学指标非常接近,可近似采用单线单独行车时车辆动力学指标推测多线同时行车的对应指标.(2)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向位移比单线叠加位移略大,相差1%以内,竖向位移影响系数在1.001~1.006之间;三线列车共同作用下桥梁主跨跨中横向位移与单线代数叠加位移相近,相差±10%以内,主跨跨中横向位移影响系数在1.000左右,可以近似采用单线叠加的竖向位移和横向位移推测三线列车共同作用下的竖向位移和横向位移.(3)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向加速度绝对值比单线代数叠加后的绝对值小,影响系数在0.636~0.771之间,可参照单线代数叠加的桥梁竖向加速度保守评定桥梁的竖向加速度;三线列车共同作用下的主跨跨中横向加速度绝对值比单线行车横向加速度绝对值中的最大值小,可参照单线横向加速度绝对值的最大值保守评定桥梁横向加速度.     

大跨度双层钢桁梁悬索桥的车桥耦合振动研究

将车道荷载效应乘以冲击系数,可以得到桥梁设计中车辆的活载效应。因此,可以反推车道荷载,得到确定的交通车流分布,以此来计算桥梁的响应和冲击系数,以检验规范所获得的冲击系数是否合适。结果表明,桥梁位移响应主要与车辆行驶速度有关,与路面不平整度无明显关系;桥梁的内力响应与路面不平整度有关;路面粗糙度对主梁垂直位移、梁端挠度和塔顶垂直位移影响不大。     

基于挠度影响线进行桥梁有限元模型修正的研究

通过挠度影响测试,获得车辆在不同位置下,各测点的实测挠度。将挠度测试数据转变为多工况下静载数据,采用最优化理论进行结构有限元模型修正,并与基于荷载试验数据的有限元模型修正结果进行对比,二者基本吻合。在此基础上,提出了基于挠度影响线测试技术进行桥梁结构受力性能评估的实用方法。     

吉林松原斜拉桥成桥静动载试验研究

介绍了吉林松原斜拉桥静动载试验的主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁结构的实测应力、挠度及振动特性进行了对比分析。实验结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足设计要求。     

预应力混凝土梁桥挠度监测的温度效应分离方法

在大跨径梁桥中,由温度引起的挠度值在结构实测总挠度值中占比较大,对实桥安全评估造成了影响。针对该现象,基于线性回归思想,提出了梁桥挠度监测中分离温度效应的一种实用方法。并以江津长江大桥为工程背景,温度监测值为自变量,挠度监测值作为响应变量,建立线性回归模型,拟合回归直线方程,以达到温度效应分离之目的。结果表明:跨中挠度变化与温度变化呈正相关性;箱梁内部温度变化与跨中挠度变化存在显著的线性关系;从实测值中扣除由拟合直线方程计算的温度效应拟合值,即可将温度效应分离;利用残差,设置相应的阈值,可对桥梁日常运营进行有效的监测。