泸州市长江六桥主桥合理刚度研究

确定桥梁的合理刚度是桥梁设计过程中的重要内容,以泸州市长江六桥为工程背景,基于汽车-轨道车辆-风-桥梁的耦合分析框架,以桥梁竖向和横向刚度变化时的桥梁响应、轨道车辆的走行性为评价指标,开展桥梁合理刚度的分析。结果表明:主梁-拉索竖向刚度的变化对轨道车辆影响最为显著;主梁横向刚度缩放系数减小时,轨道车辆舒适性先达到评价限值;主塔横向刚度缩放系数减小时桥梁横向响应变化和对列车的影响最为显著。     

大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响研究

为确定大跨度斜拉桥刚度对结构动力特性的影响,以泸州市长江六桥为工程背景,基于VBWD(Vehicle-BridgeWind Dynamics)程序,开展不同的主梁刚度、拉索刚度、主梁-拉索刚度以及桥塔刚度对结构动力特性的影响研究。结果表明:大跨度斜拉桥的竖向刚度主要由主梁竖向刚度和拉索刚度提供,其中,拉索刚度所占比重较大;横向刚度主要由桥塔横弯刚度和主梁横弯刚度提供,其中,主梁横弯刚度所占比重较大。     

风场中大跨度双层钢桁梁悬索桥车桥耦合振动的研究

为了研究风场中大跨度双层钢桁梁悬索桥的车桥耦合振动性能,以泸州市长江二桥(桥东)为工程背景,基于风-车-桥空间耦合动力学分析理论,综合考虑风荷载的模拟、桥上车流的确定、车辆振动分析模型的建立等多个方面开展了较为系统的研究,以期望正确评价风-车-桥耦合体系中桥梁与车辆的振动性能。研究表明:风-车-桥体系中位于风场内的桥梁在其横向变位上主要受风荷载的影响;风场中桥梁在其竖向的响应反映了车辆和风荷载的耦合作用。     

赤石大桥下拉索施工抗风措施风致振动响应分析

以赤石特大桥为工程依托,针对赤石大桥施工抗风措施"下拉索+TMD"中的下拉索在大风条件下可能产生的大幅振动问题,采用ANSYS软件进行考虑全桥结构的下拉索风致抖振响应分析。计算结果表明:采取施工抗风措施且考虑下拉索脉动风效应后(斜拉索分段建模),最大双悬臂状态桥塔关键截面和主梁塔梁交界处截面应力均满足规范要求,即下拉索脉动风效应不会对桥塔、主梁结构抗风安全产生明显不利的影响;考虑下拉索脉动风效应(且拉索分段建模后),下拉索最大索力值为1.091E+06 N,比单索模型结果偏小约20%左右;下拉索中点顺桥向、横桥向风致抖振位移响应极大值分别为2.94 m和3.44 m。     

桥面不平度影响下大跨斜拉桥冲击系数研究

对客车在跨斜拉桥上行驶时的车-桥系统振动特性进行了分析,探讨了车辆对桥梁的冲击振动响应。在桥面不平度激励下建立车-桥耦合振动空间分析模型,对车辆行驶速度、横向车辆并行与交会、车辆纵向间距影响下的桥梁竖向振动及桥梁冲击系数的变化规律进行了研究。研究结果表明：桥面不平度会显著影响桥梁冲击系数,桥面不平度等级的提高使车辆对桥梁的竖向冲击作用更加明显,并且会加剧行车速度、横向行车状态及车辆纵向间距对桥梁冲击系数的影响。因此,大跨度桥梁运营过程需要保持桥面的平整度以减小车辆对桥梁的冲击作用。     

山区风作用下大跨悬索桥响应分析

为了研究山区非平稳强风下大跨悬索桥静风及抖振响应,以云南普立大桥为工程背景,基于该桥址处实测风速样本,对大跨桥梁展开风致响应分析.首先,根据实测风速样本确定了时变平均风并且估计了脉动风谱.然后,在考虑了恒载结构初始内力状态下进行了非线性静风响应分析.最后,采用虚拟激励法分别针对实测风谱与规范风谱对该桥进行了抖振响应研究.计算结果表明,该大桥的抖振以竖向振动为主,并且其位移响应比静风突出; 10 min常值平均风会低估该桥的静风响应;由规范风谱得到的主梁抖振响应偏于不安全.研究结论可为同类山区大跨桥梁风致静力及抖振响应研究提供参考.      

转体施工大悬臂T构的抗风性能研究

采用平转施工的T形刚构桥梁在转体之前,拆除施工支架,处于大悬臂状态,结构刚度较小,在风的作用下稳定性较差.结合内蒙古集宁市的京包铁路分离式立交桥,桥址处多阵风且风速较大,分析该转体施工T形刚构桥梁的抗风性能,通过对该桥进行了抖振时域分析,得到其位移时程结果.大悬臂T构的结构横向刚度最小,位移最大.结果表明结构在风荷载的作用下较安全,但风荷载的作用不可忽略.     

高速铁路简支梁桥竖向允许刚度及其分析方法

桥梁竖向刚度的大小将直接影响列行车的舒适性与安全性。本文讨论桥梁竖向刚度问题的三种动力计算模型，指出不考虑车－桥动力耦合作用的简单分析模型虽然能在一定程度上反应车辆共振速度的影响，但对桥梁共振及车－桥耦合作用的影响下能提供真实结果。     

三线合一、三塔悬索桥风-车-桥耦合振动性能对比

以某三线合一、三塔悬索桥的2种设计方案(钢箱桁和钢桁方案)为工程背景,通过车桥系统节段模型风洞试验,测试了车辆和桥梁的三分力系数,并基于风-车-桥系统空间耦合动力学模型,采用自主研发的桥梁分析软件BANSYS,对比分析了该桥的结构动力特性与风-车-桥耦合振动性能。分析结果表明:三线合一、三塔悬索桥结构自振频率较低;车辆气动力受轨道位置的影响较大,钢桁方案迎风侧车辆阻力系数约为钢箱桁方案的2.2倍;当风速为0时,桥梁、车辆的动力响应总体上是随车速的增大而增大,在同一车速下,钢桁方案的桥梁位移较钢箱桁方案大,主要是由于钢桁方案的桥梁整体刚度略弱于钢箱桁方案;当考虑风速影响时,桥梁的横向响应随风速的增大而显著增大;车辆位于迎风侧,风速为25m·s~(-1)时,钢箱桁方案和钢桁方案的桥梁横向位移约分别为风速为15m·s~(-1)时的位移的2.4倍和3.8倍,横风对桥梁的横向响应起主导作用;同一风速时钢桁方案的桥梁响应总体上较钢箱桁方案大;同一方案时车辆响应随风速的增大而增大,当风速达到25m·s~(-1)时,车辆动力响应显著增加,相比15m·s~(-1)时最大增加幅度为71.6%。     

大跨度轨道悬索桥合理刚度限值研究

针对国内外现有轨道桥梁设计规范中缺乏大跨度轨道悬索桥刚度限值规定的问题,以中小跨度轨道桥梁刚度限值标准为基础,调研总结在役大跨度悬索桥刚度设置和运营状态,提出大跨度轨道悬索桥合理刚度限值建议,并采用杆系有限元方法和风-车-桥耦合振动分析方法,应用工程实例分析,对桥梁静力特性、动力响应和列车走行性进行评价,验证刚度限值的合理性。结果表明:大跨度轨道悬索桥竖向刚度可取为1/300~1/500,双侧竖向梁端折角限值为9.0×10~(-3)rad,单侧限值为4.5×10~(-3)rad,竖向加速度不大于3.5 m/s~2;横向刚度可取为1/600~1/1 200,双侧横向梁端折角限值为6.0×10~(-3)rad,单侧限值为3.0×10~(-3)rad,横向加速度不大于1.4 m/s~2。     

基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性研究

为探究车-桥耦合系统可靠性的效率和精度,建立列车-桥梁的耦合振动模型,并采用自回归方法模拟轨道不平顺. 回顾ARMAX （auto-regressive moving average exogenous）模型的基本原理,提出了基于ARMAX代理模型的车-桥耦合系统可靠性分析框架;利用代理模型获得列车响应预测值,并与直接蒙特卡罗模拟（monte carlo simulation,MCS）法结果进行对比,探讨了代理模型在分析行车安全时的计算精度和可靠性分析效率. 结果表明:代理模型预测列车竖向和横向加速度响应的效率显著高于MCS法,约为3个数量级;预测竖向、横向车体加速度的精度分别为98.66%、86.55%,求解精度较好,可显著提高车-桥耦合系统可靠性分析的效率.      

某大跨度斜拉桥施工阶段的抖振控制措施研究

介绍了桥梁结构抖振响应计算原理,并以某斜拉桥最大双悬臂态为工程实例计算了结构的抖振响应,然后分别对增设抗风临时拉索和利用塔旁托架两种减振措施进行了分析。结果表明,对于大跨斜拉桥的施工阶段,增设抗风临时拉索和利用塔旁托架是两种具有实际工程意义的抖振控制措施。     

斜腿刚构桥车桥耦合振动分析

由于车桥耦合振动的复杂性,以前大部分关于车桥耦合振动的研究都是以单梁为研究对象。以一辆三轴重车通过斜腿刚构桥为工程实例对多主梁桥梁的车桥耦合振动进行了研究。首先对路面粗糙度进行了实测,并对实测得到的样本进行功率谱分析。使用桥梁结构动力分析软件BDANS来模拟工况,通过插值得到梁与梁之间的竖向位移,并引入等效路面粗糙度以考虑桥梁的竖向变形对车桥耦合振动的影响。研究了不同车速和不同横向位置处的车桥耦合振动响应。     

山区单悬臂廊桥结构抖振响应及等效风荷载

为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载,以某单悬臂观景廊桥为背景,通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量,并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较. 结果表明:山体地形对结构三分力系数及抖振响应影响较大,二者最大值均未出现在常规风向角;结构抖振响应随风速的增大而增大,受小幅风攻角的影响较小;横向抖振响应受一定程度紊流度变化的影响不敏感,但竖向及扭转响应整体随紊流度的增加呈明显增大趋势,在紊流度增大约40%的情况下二者均增大15%左右;竖向抖振响应随紊流积分尺度的增大（增幅约20%）而增大,增幅在9%左右,但积分尺度对横向抖振响应几乎无影响,对扭转响应的影响随风攻角的不同有较大差异,随着积分尺度的增大,3° 攻角下扭转响应增幅约为8%,0° 攻角其受积分尺度的变化影响较小;相比横桥向最大等效风荷载试验值,利用桥梁规范计算的结果偏于保守,静阵风系数的取值有待修正.      

铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动与动力性能

为探究铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动特性与动力性能,以宜万铁路马水河大桥为工程背景,建立桥梁空间杆系有限元模型以及包含31个自由度的车辆模型,进行车桥耦合振动计算分析.通过动载试验测试桥梁的自振特性,并测试列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构的动应变、动位移以及加速度等动力响应.依据动载试验与车桥耦合振动计算综合分析马水河大桥的动力性能.研究结果表明:车桥耦合振动计算结果与实测结果吻合较好,桥梁结构动力响应满足规范限值,该桥具有良好的横向、竖向刚度与动力性能;实测桥跨结构及墩顶动力系数最大值为1.08,桥梁结构受行车及制动的动力作用不明显;列车的动力响应随车速的提高而增大,但均满足规范限值,具有良好的安全性与平稳性.      

考虑拉索局部振动的斜拉桥地震时程响应分析

为探讨拉索局部振动对斜拉桥抗震性能的影响,考虑垂度效应和初始静平衡状态,导出了某大跨度斜拉桥拉索一阶自振频率的解析解,并求得该桥斜拉索自振频率的多段拉索模型有限元解．通过输入2种幅值相等但频谱特性不同的地震动激励,分析了拉索局部振动对主梁振动的影响．结果表明：拉索自振频率的有限元解与解析解吻合较好,表明该有限元模型能正确反映斜拉索的振动特性．当主梁竖向低阶振动模态频率与地震卓越频率不一致时,拉索局部振动对主梁产生“附加阻尼”作用;反之,拉索与主梁耦合振动对主梁产生“振动放大”效应．     

主梁开闭口形式对斜拉桥动力特性的影响

斜拉桥动力特性分析是抗震和抗风稳定性分析的基础。以主跨538 m的预应力叠合梁双塔双索面半漂浮体系斜拉桥为研究对象,采用大型有限元软件ANSYS,分别对3种主梁形式(全开口π型、分离边箱半开口型、底板封闭型)建立空间有限元模型,对其进行动力特性分析并加以对比。结果表明:分离边箱半开口截面与底板封闭截面2种主梁截面形式下,斜拉桥振动特点相似,故增加底板使主梁形成封闭体系对斜拉桥振动特性影响不大;开口π型截面与后两种截面形式相比,各种振型出现的阶次不完全相同,纵飘频率、扭转频率和索塔侧向弯曲频率较小,对桥梁的地震响应和抗风稳定性不利,竖向弯曲频率和横向弯曲频率较大,对桥梁的地震响应和抗风稳定性有利。     

大跨度斜拉桥的公路车桥风耦合振动研究

在横向风荷载的作用下,桥梁会产生风荷载本身引起的动力响应,且风荷载会对车桥系统耦合振动起到激励作用,使车桥系统的动力响应明显增大。结合工程实例,把车、桥、风作为一个整体耦合振动系统,车辆荷载采用随机车流分布荷载,对车桥系统在风速不相等的风速场里的振动响应进行分析与评价,并对桥上汽车进行了动力响应分析和评价。     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力性能的影响分析

桥梁的振动特性是分析结构动荷载行为的基础,它能体现结构的质量分布情况及抵抗弹性变形的能力,是吊桥分析振动响应、抗风与抗震设计的基础。以唐山湾跨海大桥为工程背景,利用有限元分析软件Midas/Civi对影响自锚式悬索桥动力性能的结构参数进行模拟分析。认为:(1)垂跨比及主缆抗拉刚度对反对称竖弯及对称竖弯频率影响较大,对横弯频率及扭转频率影响较小。(2)恒载集度对自锚式吊桥整体特征振型频率的影响大于主梁抗弯刚度。(3)拉索抗拉刚度及桥塔抗弯刚度的变化对自锚式悬索桥结构的各阶特征振型频率影响较小。研究结论可为自锚式悬索桥优化设计及理论研究提供参考。     

大跨屋盖结构抗风类型划分方法及应用

根据风振响应中平均响应、背景响应和共振响应之间的关系,初步提出划分结构抗风类型的思想,将大跨屋盖结构分为4类抗风类型,并给出具体的划分方案,以简化风振响应和等效静风荷载的分析过程．在此基础上,以拱作为研究对象,在工程常用的参数范围内,通过风洞试验,确定屋面风荷栽,对矢跨比分别为1／8和1／4的大跨拱结构的抗风类型进行系统的参数分析,研究风荷载基本参数和结构参数（矢跨比、跨度、结构截面刚度和屋面质量）对拱结构抗风类型的影响．分析结果表明：基频小于4Hz的绝大多数拱结构,脉动风响应明显大于平均风响应,脉动风响应不可忽略,属于背景响应可以忽略、共振响应占主导地位的结构抗风类型．