检查井及井周路面影响下的车辆荷载动态特性

为分析车辆经过检查井及井周路面时的车辆荷载动态特性,采用井周路面病害调查的方法确定了井周路面病害类型及范围;考虑井盖的变形和振动,建立了车-井盖耦合多自由度振动模型;分析了车辆荷载冲击系数随时间变化的规律及影响因素。研究结果表明：在检查井及井周路面平整度激励作用下,车辆由井周路面驶入正常路面时车辆荷载冲击系数达到最大值,此时车辆荷载为静载的1.35倍;各因素对车辆荷载动态特性影响程度从大到小排序为：井周路面病害导致的高差>检查井沉陷量>坡度变化率>行车速度>井盖刚度系数。由此可见,车辆经过检查井及井周路面时路面的平整度大小是(井周路面病害导致的高差、检查井沉陷量和坡度变化率)导致车辆荷载冲击效应是否显著的原因,也是井周路面频频破坏的主要因素之一。     

简支梁在行驶车辆下的动态响应

把桥梁和车辆看作两个分离体系,提出了四自由度1/2车辆模型;应用广义虚功原理建立振动方程,并引用国标(GB/T 7031—1986)建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式,求得了不同等级桥面的不平整度值;通过数值仿真得到不平整桥面简支桥梁在运行车辆作用下的时域响应,获得了相应冲击系数随桥面等级及车速变化规律。结果表明,桥梁冲击系数随着车速增加呈增大趋势;随着公路桥面等级变差呈非线性增大,桥面等级是影响车辆动力作用的最显著因素。     

城市桥梁在拥堵车辆作用下的荷载效应

通过对大城市交通拥堵和城市道路的车流分布特点的分析,模拟了车辆拥堵状态下的车辆荷载模型,然后选取了一座具有代表性的桥梁来展开研究,计算桥梁在不同的拥堵荷载模式下的荷载效应,包括梁体弯矩和剪力的变化规律,并将计算结果与设计状态下的荷载效应相比较,从而反映和揭示桥梁的实际受力状况.研究发现,小轿车拥堵、大客车拥堵以及小轿车和大客车混合拥堵所产生的荷载效应均小于设计荷载效应;而拥堵车辆中包含重车时所产生的荷载效应均可能大于设计荷载效应,对桥梁结构安全构成直接的威胁.     

基于动态称重技术的中小跨径桥梁最不利车辆荷载研究

当工业重型车辆通过中小跨径桥梁时,往往会造成比规范规定值大得多的荷载效应,因此在桥梁设计尤其是承载能力评估时,应当合理地选择车辆荷载进行复核验算。文章首先提出了最不利车辆荷载的概念,然后基于大量实测动态车辆荷载数据,通过综合评定车辆荷载构成及其效应的方法,给出了国内外最不利车辆荷载的实测记录,最后通过与规范规定值的比较,初步验证了该文所确定最不利车辆荷载构成的合理性。     

钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究

由于钢-混凝土组合箱梁桥比同跨度的混凝土梁桥要轻,因此在车辆荷载作用下,车桥动力相互作用更加明显。为了更精确地分析其动力响应及冲击系数,采用ANSYS软件建立了钢-混凝土简支组合箱梁桥的车桥有限元模型,分析了不同车辆荷载作用下简支组合箱梁桥的动力特性;根据简支梁跨中的最大动位移与最大静位移之比,计算了不同结构参数下钢-混凝土简支组合箱梁桥的冲击系数。结果表明：在常见速度范围内,车辆过桥速度对冲击系数的影响总体呈上升趋势;对于同等跨度桥梁,双轮荷载激起的桥梁最大跨中挠度和冲击系数均比单轮荷载作用时小,但前者引起的跨中最大加速度远大于后者,且这种现象随荷载过桥速度的增大而明显。说明对于质量相对较轻的公路钢-混凝土组合箱梁桥,在冲击系数的确定中应考虑较高速度下不同车辆模型的影响。     

弯箱梁桥不同支座形式在车辆荷载作用下的有限元分析

通过有限元法分析不同半径的弯箱梁在不同支座布置形式下受车辆荷载的作用情况．总结弯箱梁在车辆荷载作用下的受力规律,通过合理的支座约束使得弯箱梁在受力上更趋合理．有效防止弯箱梁出现的“爬移”和支座脱空等常见病害．     

车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

随着社会的发展,在人们解决了温饱问题步入小康社会后,行已成为人们日益关注的问题。近年来,随着各大城市大力建造城市交通,车辆荷载作用下的路桥段结构分析已越来越引起建筑专家和部分交通运输企业的重视,传统的对车辆荷载作用下的路桥段结构分析都是建立在静力学基础上的,但实际过程中,车辆在此状态下是运动状态的,因此,对车辆荷载作用下的路桥段结构进行动态分析是十分必要的。     

动力荷载作用下梁桥测试方法分析

以一个梁式桥为例,介绍和分析了桥梁动力荷载试验的过程。通过对测试数据进行分析,得到结构的动力指纹,有效掌握了结构的动力特性,为考察桥梁结构承载力的变化提供了依据。     

实测车流作用下大跨桥梁荷载效应极值外推法

提出多种密度随机车流作用效应极值的概率叠加方法, 外推了公路实测车流作用下大跨桥梁的车载效应极值; 阐述了基于Rice公式的界限跨阈率叠加原理, 并验证了其正确性; 基于中国某高速公路长期监测车流数据模拟了稀疏、一般和密集3种状态的随机车流, 应用界限跨阈率叠加模型估算了某混凝土斜拉桥主梁的最大弯矩。研究结果表明: 根据某高速公路实测车流数据, 稀疏、一般、密集车流密度分别约为1.7、5.0、8.3veh·min-1;在数值算例中, 车辆质量为45t车型占有率由0增加至80%导致最大车辆质量仅下降1.2%, 而车辆质量为50t的车型占有率由0增加到20%导致最大车辆质量增加14.4%, 说明多个平稳随机过程组合而成的非平稳随机过程的极值主要是由数值较大的随机过程决定; 采用跨阈率叠加方法对某混合车流车辆最大质量的外推误差为2.55%, 验证了将实际混合车流数据进行“车流离散”和“极值概率叠加”后得到的车载效应极值的方法的可行性; 密集车流占有率从0逐渐增加至5%导致斜拉桥主梁弯矩极值增幅为33.45%;某斜拉桥设计年限内的年均交通量增长率为2.8%, 对应的主梁跨中正弯矩极值超越设计标准值的概率为0.83, 高于设计要求, 需对桥梁车流量采取管控措施。     

车辆作用下桥梁冲击系数分析

应用达朗贝尔原理推导了1/4车辆模型和桥梁的振动平衡方程;采用三角级数法生成各级桥面不平度序列;用数值方法分析了桥面平整度、车速及车辆参数对桥梁冲击系数的影响。结果表明:桥面不平度对桥梁冲击系数影响很大;冲击系数随着速度的增加而发生波动;合理的车辆参数可以减小对桥梁的冲击作用;车辆固有频率同样是影响冲击系数的一个不容忽视的因素。     

水平荷载下桥梁基桩设计计算及工程应用

从水平荷载作用下桥梁基桩的破坏模式入手,着重分析不同类型桩在水平荷载作用下的承载特性及变形破坏机理.根据水平荷载作用下桥梁基桩的受力特性,建立了双层地基中基桩内力与位移分析的计算模型,并通过幂级数法对其进行求解.通过某工程实例对其中的桥梁基桩进行计算分析.以期为类似工程的设计与施工提供参考.     

强震作用下近断层桥梁桩基动力响应

为探明强震作用下断层上、下盘桥梁桩基动力响应差异,依托海南省海文大桥工程,通过振动台模型试验,研究了0.15g~0.60g地震动强度作用下断层上、下盘桩基的桩身加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩响应规律差异与桩基损伤特征。研究结果表明：在不同地震动强度作用下,断层上、下盘桩基的桩顶加速度峰值相差0.291~0.488 m·s^-2,桩顶加速度放大系数相差0.067~0.195,原因为断层对两侧岩土体影响范围存在差异与桩周岩土体“非线性”差异;随着地震动强度的增大,断层上、下盘桩基的桩顶相对位移差值逐渐增大,最大差值为0.77 mm;断层上、下盘桩基的弯矩最大值相差5.294~82.932 kN·m,且弯矩最大值均出现在覆盖层软硬土交界面与基岩面附近,原因在于下盘作为稳定盘,受上盘土体挤压作用,对下盘岩土体的振动剪切有一定抑制作用;地震动强度为0.35g时,断层上、下盘桩的最大弯矩均未超过抗弯承载力,满足海文大桥抗震设防烈度Ⅷ度(0.35g)的要求;地震动强度为0.35g~0.45g时,断层上盘桩的基频变化幅度较小,地震动强度为0.50g~0.60g时,断层上盘桩的基频显著降低,在桩顶与承台连接处、软硬土层界面与基岩面附近出现裂缝,说明此时桩基已发生损伤。可见,断层上盘桩基的桩身加速度峰值、桩顶相对位移与桩身弯矩动力响应指标均大于下盘桩基,断层上、下盘桩基动力响应变化规律差异显著,体现出显著的“断层上盘效应”,因此,强震作用下近断层桥梁桩基础抗震设计时,应着重考虑断层上盘桩基础的抗震承载能力。     

双薄壁墩间距对连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩布置形式对连续刚构桥地震响应的影响, 以某弯连续刚构桥为例, 采用通用有限元程序分析了5种不同的双薄壁墩间距对桥梁结构自振频率的影响, 选取桥位场地人工合成地震波, 对其进行了弹性地震响应分析。分析结果表明: 当双薄壁墩间距在主跨径的1/20~1/25之间变化时, 结构基频变化不超过5%, 在地震作用下, 主梁的弯矩、墩底弯矩及主梁位移最大变化不会超过12%, 说明薄壁墩间距对结构自振频率及地震响应的影响不大, 在初步设计阶段或进行弹性地震响应分析时, 如果双薄壁间距在以上范围内变化, 可以不考虑它对结构动力性能的影响。     

荷载列作用下简支曲线梁的动力响应

用积分变换法求解了荷载列作用下简支曲线梁桥动力响应的解析解 .在讨论过程中将单轴、两轴和四轴三种荷载列模型用一标准荷载列模型来表示 ,使得荷载模型更具有普遍性 .在讨论过程中均采用标准函数 ,从而避免了公式推导过程中的不确定因素 .最后按本文所给出的计算方法编制了计算简支曲线梁在荷载列作用下的动力响应程序 ,得到了较好的结果     

随机车流作用下T梁桥的整体刚度特性

采用有限元程序ANSYS建立T梁桥的铰接、湿接及湿接加整体层3种不同联结方式的空间杆单元模型, 编制了随机车流荷载谱, 利用桥梁动力分析软件系统(BDANS)计算了T梁桥在随机车流下的动挠度, 分析了其整体刚度特性。研究结果表明: 动力响应的横向分布规律和静力反应规律基本一致, 铰接联结T梁桥各片梁动力响应差异最大, 表明其整体刚度最差, 在各种运营状态下的最大动挠度是湿接与湿接加整体层联结方式时的1.30倍以上, 在一般运营单车道作用下达到了2.02倍, 而湿接和湿接加整体层联结各片梁动力响应一致性较好, 因此, 后2种联结方式显著提高T梁桥整体刚度。     

基于模态叠加法的公路简支梁桥动力放大系数研究

为研究模态阶数对挠度和弯矩动力放大系数分析的影响,以标准跨径的简支T梁桥、箱梁桥和空心板桥为研究对象,基于模态叠加法推导了简支梁在三轴车作用下的动力放大系数表达式;采用MATLAB软件编制了车桥耦合振动分析程序进行数值计算,研究了桥面不平整度、车辆速度与车辆质量3种因素下挠度和弯矩动力放大系数随模态截断阶数的变化规律,分析了不同模态阶数下两者的比值关系,对一座30 m简支箱梁桥进行了实桥动载试验验证。研究结果表明：挠度动力放大系数受模态阶数影响较小,1阶模态对挠度动力放大系数的贡献率为99%,选取前5阶模态时,可以获得完整桥梁结构响应信息;弯矩动力放大系数受模态阶数影响较大,1阶模态对弯矩动力放大系数的贡献率为86%,前5阶模态贡献率为90%;当考虑前25阶甚至更多模态时能够得到弯矩动力放大系数可靠结果;车辆速度在一定程度上影响模态阶数对动力放大系数的贡献率,桥面不平整度与车辆质量对动力放大系数收敛阶数影响不甚显著;弯矩动力放大系数小于挠度动力放大系数,当取1阶模态时,两者比值为0.86,取前15阶模态时,两者比值为0.95;建议相同测试条件下采用挠度动力放大系数。     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。     

某曲线连续梁桥的静力荷载试验分析

以重庆市城区某曲线连续梁桥为工程背景,采用有限元计算软件midas／civil建立梁格法有限元模型,进行相关计算。通过结构计算、现场检查、荷载试验等工作,评价该曲线桥梁的工作性能和承载能力,为该桥下一步竣工验收及后期养护提供依据。对今后同类型桥梁的试验测试方法和结构承载能力评价具有一定的参考价值。     

大跨高墩连续刚构桥内力状态及其对地震反应的影响

为研究实际施工过程和混凝土收缩徐变对连续刚构桥成桥内力状态的影响以及不同内力状态下主桥的地震反应差异,以某大跨高墩连续刚构桥为背景,建立了MIDAS/Civil施工阶段分析模型,并讨论了各施工因素对主桥内力状态的影响; 基于等效荷载法提出了适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算方法,通过将主桥内力进行分解,以若干简单的内力等效荷载分别进行等效,再利用叠加原理求和,得到符合实际情况的等效内力状态; 采用OpenSees建立了全桥非线性动力分析模型,并施加不同内力状态所对应的内力等效荷载,使其处于对应的等效内力状态; 选取40组典型速度脉冲型近断层地震动记录为输入,开展了不同内力状态下全桥非线性动力时程分析。分析结果表明：若忽略主桥预应力作用,将高估主梁最大弯矩约2.8倍,高估主墩墩顶和墩底最大弯矩分别约3.5、2.0倍,且弯矩方向皆与实际情况相反,故预应力作用对连续刚构桥内力状态的影响不可忽视; 墩梁固结附近主梁等效内力峰值与目标内力峰值的最大误差在5%以内; 近断层地震动作用下,主墩侧移角、曲率延性系数和塑性铰区钢筋最大应变都随混凝土收缩徐变的增加呈逐渐减小的趋势,沿纵桥向则更为明显; 提出的内力等效荷载计算方法可为高烈度区连续刚构桥抗震设计和性能评估提供参考。     

RC梁桥承载力的振动测试评估方法

为了将结构的动力参数应用于在役RC梁桥的实际承载能力评估, 根据四片钢筋混凝土简支T梁静、动力损伤试验成果, 应用非线性回归方法, 得到不同配筋率下表征T梁刚度比和频率比关系的曲线族方程, 建立了钢筋混凝土单梁结构动力特性与承载力之间的关系。基于实测基频和裂缝特征将整桥的动力特性分解为单梁的动力特性, 应用钢筋混凝土单梁模型试验研究成果, 对RC梁桥结构性能进行评估。本文建立的动力法评估模型为: 结构基频和裂缝特征→刚度→名义配筋率→单梁抗弯能力。通过对某座实际RC梁桥的动力法评定得到了单梁的变形控制弯矩、裂缝控制弯矩、强度控制弯矩, 评定结果与静载试验结果一致。可见, 以实测基频和裂缝特征可预测出RC简支梁桥的实际承载力, 精度满足实际应用要求。