基于车-桥耦合的钢波纹板动力分析方法对比研究

钢波纹板结构在车辆运行下的动力分析主要依赖于实验,为了弥补实验的不足,基于3种车-桥耦合模型,以一座跨径为6. 32 m的大波形钢波纹板桥梁为数值算例,对钢波纹板结构的动力分析方法做对比研究,并分析不同车速下的结构动力性能,结果表明:采用移动荷载模型分析本文数值算例较为合理;奇数测点的最大动应变分析值高于实测值,而偶数测点的最大动应变低于实测值,说明将钢波纹板等效为材料异性的矩形板会低估桥梁横向应变;实测阻尼均值为0. 31,分析阻尼均值为0. 197,误差约35%; 10 km/h时应变增大系数为1. 18,20 km/h时应变增大系数为1. 41,30 km/h时应变增大系数为1. 60;钢波纹板结构的动力性能与车速有关,位移、应变和动力增大系数在某一特定车速下达到最大值。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

公路钢波纹板拱桥受力特征分析

依托试验工程,对不同跨径钢波纹板拱桥进行荷载测试,得出不同工况下钢波纹板拱桥不同角度(位置)的应力变化规律,通过研究得到以下结论:荷载作用下不同跨径钢波纹板拱桥应力以拱顶(90°)为中心对称分布;钢波纹板拱桥与周围土体共同受力,由于纵向和轴向波纹的存在,使得力沿着板壁向下传递,致使拱脚位置(0°和180°)受力最大,但最大应力值小于钢波纹板材料的最大允许应力值,结构安全稳定;不同跨径钢波纹板拱桥在相同荷载作用下,随着钢波纹板拱桥跨径的增大(6 m→8 m→10 m),拱脚(0°和180°)的应力逐渐增大,拱顶附近(90°)的应力由相对稳定到波动变化,且跨径越大波动幅度越大。     

考虑桥面随机不平度的钢管混凝土拱桥冲击系数统计分析

以某大型钢管混凝土拱桥为对象,采用经动力试验验证的自编车桥耦合振动分析程序,进行了多组随机不平度样本下的车桥动力响应分析。根据分析结果,对不同桥面状况和车速条件下桥梁的动力冲击效应进行了统计分析。分析结果表明:车速、不平度等级确定时冲击系数服从正态分布。桥面状况等级对动力冲击效应的均值和均方差影响明显,不同保证率下车辆冲击系数差异较大。根据桥梁重要性等级,按照统计分析方法确定冲击系数,将有效提高车辆冲击系数取值的合理性和科学性。     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

大跨度钢桁梁斜拉桥车辆荷载动力效应研究

为了解大跨度钢桁梁斜拉桥在不同车速下结构的动力响应规律,建立车辆匀速通过的动力模型,并将车辆模拟为弹簧-质量块,分析不同车速下钢桁梁跨中位置的竖向位移与弦杆应力响应情况。计算结果表明,随着车速的增大,跨中竖向位移的极值均有增大趋势,车辆对结构的冲击效应也越大,弦杆应力响应也越明显。     

移动车辆荷载作用下异型钢伸缩缝的动力学特性

为了分析桥梁伸缩缝在移动车辆荷载作用下的动力学特性,基于ABAQUS有限元分析软件建立起异型钢伸缩缝的数值模型,利用动力学计算方法模拟分析了异型钢伸缩缝在不同车速车辆荷载作用下的动力特性,同时研究了超载和型钢刚度变化对伸缩缝动力特性的影响效果。结果表明,伸缩缝在静力作用下的最大应力点产生在型钢边梁上,这与实际工程破坏相符;随着行车速度的增加,伸缩缝的最大应力值和变形量也随之增大,车速从40 km/h增加到100 km/h时,最大应力值增加了15%,最大变形量增加了25%;车辆超载会使伸缩缝产生较大的应力,车辆超载量越大,产生的最大应力也就越大,当超载率达到100%时,最大应力较标准轴载增大2倍;型钢边梁刚度的增大,可使伸缩缝应力降低1%左右。     

钢管混凝土拱桥桥面铺装动力学特性研究

首先,建立了千岛湖钢管混凝土拱桥的3D有限元模型。通过有限元计算,得到了该钢管混凝土拱桥前8阶的自振频率和自振振型。同时,计算了该钢管混凝土拱桥的水平自振基频与竖向自振基频。接着,选用移动恒载研究车辆荷载作用下的钢管混凝土拱桥桥面铺装结构动力学特性。计算得到该钢管混凝土拱桥的共振速度并分析了桥梁共振响应的可能性。计算了不同车速下跨中节点的竖向最大位移与纵向拉应力,并进一步计算了冲击系数,提出了钢管混凝土拱桥的荷载冲击系数参考值。最后,考虑施工荷载,计算了梁底最大拉应力与最大剪应力,分析了Dynapac CC522型振动压路机施工时对桥梁结构的影响。     

大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架动力效应分析

为研究在动力荷载作用下,大跨度钢桁梁斜拉桥主桁架的动力效应,将车辆模拟为弹簧-质量块模型,并以贵黔高速公路鸭池河特大桥为工程背景,基于Ansys瞬态分析功能建立了车辆匀速通过的有限元动力模型,分析了主桁架构件的响应情况,包括构件轴力变化幅度、下弦杆动应力及构件冲击系数。结果表明:不同位置构件的动力响应程度不同,主桁架中下弦杆轴力变化幅度最大,上弦杆次之,竖腹杆最小;上弦杆是对动力效应最为敏感的构件,且跨中构件的动静载的轴力变化幅度比值较其他位置大;跨中下弦杆应力时程曲线是在静力解曲线的基础上浮动,随着车速的增加,浮动的幅度也越大;动力荷载对主桁架构件的冲击作用十分显著,主桁架构件的冲击系数随车速增加而显著增大,高车速行驶时,跨中构件的冲击系数远大于规范计算值,在桥梁设计中宜对构件进行动力分析。     

风环境下高墩大跨连续刚构桥的行车安全性分析

基于风-车-桥耦合系统振动理论,建立风-车-桥耦合系统的运动方程。运用自编风-车-桥耦合程序,计算不同路面、不同车速和不同风速下车轮竖向接触力,分析路面等级、车速和风速对车辆行驶安全性的影响;以车轮折算压力为标准,采用概率统计方法建立车辆侧滑和侧倾事故模型,提高事故分析的可靠性,并结合工程实例,对风环境下车辆的动力响应进行了分析。计算了车辆行驶在不同车速下侧倾临界风速、不同风速下侧倾临界车速和4种不同路面状况下侧滑临界风速,为车辆在桥上行驶安全风速和车速确定提供依据。     

车辆速度对大跨斜拉桥行车舒适性的影响分析

该文以某斜拉桥为工程背景,对移动车辆荷载作用下大跨度斜拉桥的行车舒适性进行了研究。利用Midas/Civil建立有限元模型,计算出在不同车速作用下斜拉桥跨中位置的动力响应,其中包括位移、速度以及加速度。根据结构的振动响应,利用舒适度评价指标对斜拉桥进行舒适性研究。结果表明:车速对车辆的行车舒适性有较大的影响,但并非车速越高行车舒适性越低。     

车桥耦合振动系统模型下桥梁冲击效应研究

把桥梁和车辆看作车桥耦合振动体系的两个分离子系统,基于ANSYS软件建立了3种车辆和桥梁的有限元模型。考虑桥面不平度影响,以车轮与桥梁接触点的位移作为协调条件,采用分离迭代算法计算了车桥耦合系统的动力响应。采用快速傅立叶逆变换的方法,应用三角级数叠加模拟了5种等级的桥面不平度及其速度项。通过对一简支梁桥车桥耦合振动的数值模拟,研究了车辆模型、桥面状况和车速对桥梁冲击效应的影响。结果表明:不同车辆模型对桥梁的冲击效应差别很大,桥面不平度对冲击效应的影响较车速大,桥梁的位移冲击效应大于内力冲击效应。因此,设计分析时宜采用能充分模拟车辆特性的复杂模型,移动荷载冲击系数取值建议以位移冲击系数为基准。     

交叉口车辆最小转向半径取值分析

为了研究交叉口设计的重要参数——交叉口转向半径,以确定车辆速度与转向半径之间的关系,对车辆通过交叉口的转向制动过程进行了数学分析,提出了不同大小车辆最小转向半径计算公式。对3种不同轴距车辆进行了计算,得出不同车速下不同转向半径数据表格。     

车-桥系统在路面随机谱激励下放大效应的归类分析

提出了在路面随机谱激励下,将多个参数变量进行分离,两两组合,并按不同基准对车-桥振动的动力放大效应进行归类分析的方法。建立了考虑路面随机激励的车-桥振动微分方程组,计算了系统中的动力放大系数并赋予其点、线、面的几何意义;定义了路面不平顺谱放大系数,并以响应类型、车速、路面不平顺等级为标准进行了计算、归类分析。结果表明:车-桥系统的动力放大效应总体上随车速及路面不平顺等级的增大而增大;在不同路面不平顺等级下,桥的动力放大系数小于车的动力放大系数;同时,路面不平顺等级显著影响车与桥的动力放大系数;工程上应重视对路面的维护,以减小对桥梁结构的冲击,降低车辆行驶的振动。     

地震作用下多孔钢波纹板拱桥力学分析

为给多孔钢波纹板拱桥的抗震设计提供参考,结合泗洪至许昌高速公路上一座3孔跨径4m的钢波纹板拱桥工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立该桥的三维空间有限元实体模型,采用动态时程分析法,对桥梁在人工合成地震波、El Centro波、Taft波3种地震波作用下结构的位移和应力进行分析。结果表明:在同一地震时程激励下,虽然各拱圈空间位置不同,但位移和应力响应的时程曲线走向一致;同一拱圈中,拱弧线拱顶位移比四等分点处位移约小24.9%,应力约小75.2%;不同拱弧线横桥向中部位移比外侧位移约大7.3%,应力约大17.6%;同一位置处边跨拱圈比中跨拱圈位移约大2.5%,应力约大20%。该拱桥结构具有良好的整体抗震性能。     

车辆作用下大跨钢管混凝土拱桥舒适性研究

以某钢管混凝土拱桥为工程背景,对移动车辆荷载作用下大跨钢管混凝土拱桥的舒适性进行了研究。利用Midas/Civil建立有限元模型,计算出拱桥上节点在移动车辆荷载作用下的振动响应,包括各节点的速度以及加速度。根据各节点的最大速度利用振动感觉指标对拱桥进行舒适性研究。结果表明:车辆超速和拱肋刚度变小等情况会造成拱桥上行人舒适度降低。     

越野汽车机动性评价中车速的确定

为评价越野车辆的机动性能,研究了在不同路面状况下车速的计算方法.通过分析不同典型路况下车辆行驶时的受力特征,建立了包括车辆结构和路面状况参数的车辆速度计算模型,进行了计算和相应的试验.结果表明,在各种路况下的计算值都与试验值保持良好的一致性,说明应用建立的模型能较准确地反映汽车的行驶速度,为评价车辆的机动性能提供依据.     

平曲线路段车辆行驶安全仿真研究

平曲线路段是交通事故高发之处。文中从车、路协同作用对车辆弯道行驶安全性的影响入手,分析了车、路中对弯道行驶安全性可能产生影响的因素,探究不同参数车辆与弯道组合下安全车速的限值。应用TruckSim建立车路耦合模型,通过仿真定性分析了各因素对车辆弯道行驶安全的影响;对不同车、路参数进行正交仿真试验,得出相应临界车速;再利用SPSS对试验结果进行方差分析,筛选出主要影响因素,并对其进行回归分析,建立其与安全车速之间的数学模型,用于计算车辆弯道行驶安全速度,指导车辆和道路设计。     

城市轨道交通U型梁运营安全性分析

以U型梁为主要研究对象,建立车辆-桥梁耦合动力分析模型,研究了车速、车辆类型和钢弹簧浮置板对高架U型梁桥动力响应的影响,分析了车辆和桥梁结构的动力特性,并对地铁列车通过U型梁桥系统时的行车安全性进行了评估。计算结果表明：车辆在50~100 km/h速度运行时,均满足行车安全性的要求,车辆振动会随着速度的增加而增加;从U型梁的行车安全性角度来分析,选取A型车比B型车更为合理;加入钢弹簧浮置板后,可减小桥梁竖向位移和竖向加速度,但会增加列车振动响应,在钢弹簧浮置板设计过程中,需兼顾车辆和桥梁的运营安全性;改变钢弹簧的刚度对桥梁振动响应的影响较小。     

人群激励下钢桁架人行桥动力分析

基于人行荷载的傅里叶级数模型,运用强迫振动理论,通过建立MIDAS有限元模型进行理论计算,得到行人以不同速度通过钢桁架人行桥和分批次过桥时人行桥的动力响应时程与最大动力响应,分析人群激励下钢桁架人行桥的动力响应,得出行人对天桥的冲击效应不可忽略,并对人行天桥的舒适度进行评价。