铁路桥梁群桩基础桥墩自振率计算分析和应用研究

基于悬臂杆自振频率计算原理，推导了桥墩自振的当量质量，并在此基础上，将群桩基础桥墩作为一个空间整体，研制了更能反映实际情况的群桩基础桥墩三维计算程序，其计量结果与实测吻合较好。利用该程序对大量正常状态下九的计算结果，结合是资料，提出了正常状态群桩基础桥物最低 振频率参考限值的统计表达式，可供在评价群桩基础桥墩状态时参考。     

群桩基础桥墩的自振特性计算

在已有的研究基础上，将群桩基础桥墩作为一个空间整体，改进了群桩基础桥墩自振特性的三维计算模型。该模型采用半数值半解析的方法对群桩基础进行了模拟，建立了桩基新的等效刚度矩阵，可以充分考虑群桩的布置、地基土的状况，具有较强的适应性，并且计算方便。在些模型基础上编制了有限元程序，其计算结果与通用程序及实测值吻合较好。利用该程序分析了桥墩的参数对自振特性的影响，这些分析对于桥墩的抗震设计和病害检测都具有参考价值。     

高墩连续梁桥变截面桥墩自振频率计算的频率合成法

采用瑞利法和Southwell频率合成法,将基频表示成各惯性元与复位元所组成的子系统的频率合成,导出了变截面桥墩自振频率下限的计算公式。然后,用有限元模型验证该公式的正确性,并分析了不同变截面系数及不同类型的弹簧约束刚度对变截面桥墩自振频率的影响。研究结果表明:采用有限元建模计算基频,其结果与公式计算结果接近,证明近似公式计算精度高。该方法适用于各种类型的桥墩和高耸建筑,对桥墩结构状态的评定具有参考作用。     

提高既有桥墩自振频率的设计方案探讨

近年来随着铁路既有线提速及货运重载化的发展,行车对既有设备状态提出了更高的要求,既有桥梁产生了不同程度的病害。其中既有桥墩横向刚度不足已成为中、高圆形尤其是石砌桥墩的主要病害。结合丰沙线丰沙12号桥桥墩病害整治,从技术性、经济性、水流对既有桥墩的影响等方面进行综合分析,确定墩身包为圆形、墩身无台阶变化方案,达到了较好的病害整治效果。     

铁路桥梁桥墩技术状态的检测和评估分析

1前言宁西线(货车)开通运营一年多来,西安局宁西工务管理中心对管内桥梁进行了桥墩振动幅值普查检测,发现某些桥梁桥墩振动异常—墩顶横向水平振幅超出《铁路桥梁检定规范》通常值的要求。为了掌握这些桥墩的技术状态和分析造成振幅超限的原因、应采取的相应措施,     

识别中低高度桥墩自振频率的冲击振动试验法

在分析既有频率识别方法的基础上,对利用冲击振动试验识别中低高度桥墩频率的方法进行研究.桥墩在白噪声冲击荷载作用下的速度响应频谱非常复杂,往往出现多个卓越频率,如果仅一个卓越频率对应180°相位角,则可明确判定其为桥墩的自振频率,其他卓越频率可能为相邻梁或桥墩的自振频率,可通过分析它们自身响应频谱的方法进行频率认定.如果出现桥墩响应频谱中多个卓越频率对应180°相位角的情况,需要结合相位曲线特征进行频率识别满足相位曲线连续横跨180°线的卓越频率是桥墩的自振频率,相位曲线在其后出现突降的卓越频率仍就是相邻梁或墩的干扰频率.用冲击振动试验法可以对桥墩响应频谱中的干扰频率进行鉴别,准确识别出中低高度桥墩的自振频率.     

桥墩模态分析的一种新方法

以既有实测资料的桥墩为原型,用三维块体单元模拟墩身,用GOODMAN无厚度单元模拟桥墩与地基土的相互作用,建立了考虑三维耦合有限元单墩模型。并利用现场测试资料,对模型进行了验证和参数优化。然后分析不同基底约束、不同单元形式和不同墩身截面形状对桥墩自振特性的影响。对几座典型桥墩进行了自振特性的仿真分析。经与实测值对比,建立的三维实体单墩模型能够比较准确地计算各种桥墩的自振频率。计算表明,圆端型桥墩与截面积相等的等效矩形桥墩的自振特性非常接近,因此,仿真计算中可用矩形桥墩代替圆端形桥墩,可以节省计算资源,简化建模工作量,而且误差较小。     

集中质量对耦合索股自振特性及索力测试的影响

现有研究常将缆索视作质量均匀分布的柔性构件,但实际工程中也存在大量带集中质量的单索或多索结构。为研究集中质量对此类结构自振特性的影响以及振动频率法对于此类结构索力识别的适用性,首先,构建了带集中质量的耦合索股结构的力学模型,通过理论推导得到了结构的频率方程;然后,通过振动试验和有限元仿真分析对理论推导的正确性进行了验证;最后,考察了集中质量对系统自振特性的影响,并对振动频率法测试此类结构索力的适用性进行了探讨。研究结果表明,集中质量的大小和作用位置会影响索结构自振频率;对于集中质量耦合的多索结构,结构振动特性既具有独立性又具有耦联性;在实际工程中,可以通过作用位置确定偏差最大值出现的主振阶次,通过质量大小确定偏差幅值,控制偏差值满足工程需求后,可直接用振动频率法进行计算。     

基于弹性半空间地基模型的冲刷对桥墩稳定性的影响分析

围绕着湘黔铁路线上的资水大桥受冲刷后的稳定性展开研究,从基底被冲刷淘空后引起的墩台地基不均匀沉降入手,应用弹性半空间地基模型和Matlab编制的计算程序分析计算了基底不同冲刷淘空面积对桥墩墩顶弹性水平位移和基底压应力的影响,从而得到了在不同冲刷程度下桥梁的整体稳定情况。根据计算结果,用最小二乘曲线拟合法找出了影响曲线表达式并绘出了图形。此外,还将该方法分析计算得到的数据与有限元方法分析得到的数据进行了比较,两种分析方法所得的结论相互验证。     

高承台桥墩在列车荷载下的振动试验及有限元分析

本文分析了列车荷载作用下的高承台桥墩试验数据,并利用试验所得的资料确定桥墩有限元中的关键参数,在通过计算得到桥墩在动载作用下响应的基础上,从理论上分析了原因,对桥墩设计有指导性意义。     

双索悬索桥结构参数对自振特性的影响分析

引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对黄河大峡水库下游某双索悬索桥自振特性进行分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而将该桥与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率。最后,讨论恒载集度、加劲梁刚度、矢跨比等结构参数变化对双索悬索桥自振特性的影响,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据。     

浮置式轨道结构的自振频率有限元分析

浮置式轨道结构作为一种减振降噪的轨道结构,广泛应用于城市轨道交通线路中。目前,这类轨道结构有钢弹簧浮置板、隔离式减振垫和梯形轨枕等几种轨道型式,其中钢弹簧浮置板轨道又包括传统的现浇钢弹簧浮置板轨道与新型的预制钢弹簧浮置板轨道。文章通过对这4种浮置式轨道的自振频率有限元分析,研究了不同设计参数对它们各自自振动频率的影响,以期为今后浮置式轨道结构其他动力特性分析提供参考。     

轨下支承参数对钢轨声振特性影响研究

钢轨辐射噪声是轮轨噪声的主要组成部分,轨下支承参数对钢轨的振动与声辐射有着较大的影响。为研究轨下支承参数对钢轨声振频域特性的影响,基于FEM/BEM方法,建立钢轨振动力学模型和声学边界元模型,分析轨下扣件支承间距、支承刚度和支承阻尼对钢轨声振特性的影响规律。结果表明:扣件支承间距对钢轨的声振特性影响不明显;在20~200 Hz之间,合理大小的扣件支承刚度可以有效地减少钢轨振动与声辐射;合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨振动的频率范围为20~2 000 Hz,合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨声辐射的频率范围为100~1 000 Hz;扣件支承阻尼对钢轨声振特性影响的频域明显要宽于扣件支承刚度。     

既有铁路桥墩健全度评估和试验方法研究

铁路桥梁检定部门主要依据《铁路桥梁检定规范》对铁路桥墩进行状态评估。由于桥墩在列车激励下的振幅随列车的种类、速度、轴重以及轨道不平顺状态的不同而变化,所以利用振幅指标难以定量判断桥墩的损伤。为此,通过理论分析、数值模拟计算、实验室试验和现场试验,对冲击振动试验法进行系统的研究,提出基于自振频率指标的桥墩健全度评估方法。主要研究内容如下。(1)从理论上给出推导冲击振动试验法的基本原理,编制冲击振动试验信号处理的计算机程序。(2)通过实验室试验和悬臂墩、简支梁、单墩桥梁体系、多墩多梁桥梁体系及空间桁梁模型等数…     

轻型双柱墩桥振动试验研究

结合轻型墩横向刚度合理值研究 ,对某典型的轻型双柱墩桥进行全面综合的动力试验 ,分析研究该桥的动力特性、墩梁体系横向振动、支座对桥梁横向振动的影响及列车通过该桥的抗脱轨安全性 ;综合评估轻型双柱墩桥的横向动力性能。     

无砟轨道中减振垫组合减振性能对比分析

无砟轨道的整体刚度比有砟轨道大,为降低列车通过时的轮轨振动以及环境振动,有关无砟轨道的减振措施应运而生,考虑3种减振垫组合:轨下减振垫、轨下减振垫+枕下减振垫和轨下减振垫+板下减振垫。为研究3种减振垫组合情况下的减振性能,基于FEM方法,建立3种组合情况下的振动力学模型,对其进行谐响应分析,结果表明:轨下减振垫+枕下减振垫组合和轨下减振垫+板下减振垫组合不利于减少轮轨(钢轨)振动;轨下减振垫+板下减振垫组合有助于降低200 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为11.98 d B,频率越低减振能力越强;轨下减振垫+枕下减振垫组合仅能略微降低20 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为5.46 d B;相关计算和分析可为合理设计减振垫位置提供依据。     

区间地铁列车振动的地面响应测试分析

为研究地铁列车引起的地面振动的规律,选择在北京地铁东单一建国门区间,采用高灵敏度加速度传感器和24位动态信号采集记录系统,测试正常运营的地铁及地面交通造成的地面垂向振动加速度。采用汉宁窗和线性平均技术,将95次测试记录共354个时程信号转换为频域内的1／3倍频程频谱;按照地铁的车型进行平均化处理,得到地铁G型车和S型车的1／3倍频程谱均值。分析结果表明,影响地铁列车引起的地面振动规律的因素主要有距离和背景振动。地面振动存在1个“交汇频率”,在小于“交汇频率”的范围内,地铁列车引起的地面振动主要受背景振动制约,而距离的影响很微弱;在大于“交汇频率”的范围内,地铁列车引起的地面振动主要受距离的影响,但背景振动的作用仅次于距离。地铁与地面车辆引起的地面振动的叠加,使在1～30Hz频率段内的地面振动响应增大。     

减振扣件对地铁隧道-地表振动特性影响分析

研究目的:不同减振扣件对地铁隧道-地表环境振动的减振效果特性有所差异,列车运行引起的隧道和地表的振动在时域和频域上有较大区别,目前对减振扣件减振效果评价多采用不同断面进行对比分析,但其结果会受到隧道断面周围结构的影响。基于此,本文通过对普通扣件和减振扣件下列车运行引起的隧道结构及地表振动进行现场实测分析,并建立车辆-轨道-隧道-大地耦合动力分析数值模型,研究减振扣件对隧道结构-地表的减振效果。研究结论:(1)减振扣件能有效控制道床和隧道壁上的振动响应,当采用减振扣件后,道床上峰值变小且峰值出现频段向低频偏移,隧道壁上减振扣件在卓越频率范围内出现振动放大现象;(2)地面测点的振动加速度峰值和Z振级随距离振源的位置增加呈现出减小的趋势,但是在15~30 m范围内出现增大的现象,说明在该区域范围内出现振动放大的现象,但放大区间有所不同,应根据具体工程选择合适的扣件;(3)地面同一测点振动加速度峰值和Z振级呈现出W形的变化趋势,因此在进行地面振动控制时应充分考虑控制点所处位置,根据具体情况采用合理的控制措施;(4)本研究成果可为轨道交通中隧道和地表振动控制措施选择提供理论依据。     

地铁列车振动对沪闵高架桩基的影响分析

上海轨道交通1号线某区间U型槽段紧邻沪闵高架2号匝道,列车引起的振动几乎未经地层吸收即传到高架桥桩基。通过数值分析,研究了地铁列车振动对沪闵高架2号匝道桩基的动力影响,获得了列车荷载作用下沪闵高架2号匝道桩基的运动规律。