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。     

大温差影响下刘家峡大桥基准索股的调整

刘家峡大桥为主跨536m的单跨双铰钢桁加劲梁式悬索桥,桥址昼夜温差达到14℃。针对大温差下该桥基准索股的调整,推导出任一温度下主缆线形的温度修正方程,并利用现场实测值分析了温度变化对基准索股垂度的影响,即当温度从15℃起每降低1℃,西、东边跨及中跨索股垂度分别减小7.38,5.2,15.5mm,2个边跨随温度降低表现出明显的非线性特征。根据温度变化对索股垂度的影响规律进行了理论分析与实测验证,制定了通过调整索长达到垂度调整的办法,即在选定的调索时间(气温-13℃左右),相对于设计基准温度15℃,桥梁西、东边跨基准索股各上调206.5mm、145.6mm,中跨跨中索股上调438.6mm,从而保证了该桥成桥状态的线形。     

悬链线理论精确定位悬索桥基准索股

在悬索桥施工过程中,基准索股是否能精确定位是关系到整个悬索桥成桥主缆线形是否达到设计线形,因此本文考虑采用悬链线理论对大跨度悬索桥基准索股理论计算垂度在温度、塔偏、主塔预抬量影响下进行修正,推导出各影响因素下的修正系数,根据影响因素变化量进行修正得到基准索股实际架设垂度,并根据基准索股实际垂度与实际架设垂度差值进行放索量的计算,通过调整索长来进行基准索股线形的调整。算例分析表明:本文根据悬链线理论进行的基准索股架设时影响因素下的修正系数的推导是正确可行的。     

抗弯刚度对主缆线形的影响

随着悬索桥跨径的不断增加,主缆截面也越来越大,主缆的抗弯刚度对主缆的线形将产生一定的影响,通过建立考虑抗弯刚度的主缆线形计算公式,提出主缆与鞍座切点的修正方法。建立不同边界条件和有、无鞍座的主缆有限元计算模型,分析抗弯刚度对主缆线形的影响。结果表明:抗弯刚度对主缆的线形影响较大;抗弯刚度越大,主缆与鞍座的切点越靠近鞍座顶部;当跨中垂度不变时,随着抗弯刚度的增大,抗弯刚度对主缆线形影响的最大位置由鞍座处向跨中移动;当垂度变化时,随着主缆水平张力的增大,抗弯刚度对主缆线形影响的最大位置由跨中向鞍座处移动;考虑鞍座时会减小抗弯刚度对主缆线形的影响。     

考虑自行车的行人过街绿灯时间研究

为合理设置行人过街绿灯时间,保障行人安全和提高运行效率,采用数理统计的方法对行人过街绿灯进行建模.行人消散时间和行人过街速度是行人过街绿灯时间的重要参数. HCM中的行人过街绿灯时间模型是建立在单个行人启动时间3.5 s和固定的行人速度基础上的,忽视了人群规模和人群中混入自行车的情况.本文通过大量的数据调查和理论分析,建立了考虑非机动车和人群的行人过街绿灯时间模型,消散时间模型中实测数据与模型中理论数据的均方根误差为0.094说明模型的精度较高.并对行人过街消散时间的影响因素进行了分析.     

海外大型悬索桥吊索长度计算及架设精度控制

马普托大桥吊索在国内加工,通过海运到施工现场,周期较长。国内悬索桥吊索索长在主缆架设完成后,通过线形监控数据分析给出下料长度。考虑施工工期制约,通过提高主缆架设精度、索夹安装精度及优化钢箱梁安装工艺,按照理论线形对吊索长度进行下料。其中在主缆架设之前根据箱梁和索夹实际称重、桥面铺装重度试验结果、缆索系统钢丝实测弹模数据,精确计算主缆线形和吊索下料长度。为控制后续施工精度,在基准索股架设期间,分析了塔偏与温度对线形的影响,并根据现场实测温度与塔偏对线形实时调整。主缆架设完成后通过锚跨张力对主缆线形进一步微调,保证实际线形与理论线形相吻合。吊梁之前,根据实测空缆线形精确计算并放样索夹;吊梁过程中,及时进行索鞍顶推,防止索股滑动或桥塔开裂。钢箱梁合龙完成后桥面测量线形与理论线形基本吻合。     

基于实际影响线的桥梁快速检测方法

针对桥梁静载试验存在费时费力、长时间影响或中断交通的缺点,提出一种基于实际影响线的桥梁快速检测方法。首先对桥梁进行标定试验,从单一车辆过桥的动力响应中提取桥梁实际影响线;引入车辆轮胎-路面接触力分布模型,可重构出静载试验不同加载工况下桥梁相应测点的静力响应,从而实现快速检测。以某六跨连续梁桥为背景,针对其第1跨分别进行单一车辆快速检测与多车辆静载试验,对比主梁跨中挠度和应变响应。结果表明:主梁跨中挠度和应变的快速检测结果与静载试验结果吻合较好,最大偏差为7.6%,基于实际影响线的快速检测方法具有较高精度。     

外倾单肋曲线人行钢拱桥振动舒适度评价

现代人行桥为追求美观,其设计多采用大跨轻柔的复杂结构形式.基频过低的人行桥易受行人荷载激励产生共振,从而影响行人通行舒适性.为探究人桥共振的舒适度评价机制,该文以外倾单肋曲线人行钢拱桥为研究对象,基于Midas/Civil平台对结构进行振型分析;结合德国规范EN03建立了不同人流密度下的人群荷载模型,通过时程分析和单自...     

不同车速下人行天桥车致振动响应分析

针对人行天桥下过往车辆引起天桥主梁的振动问题,对地面和气流2种振动传播途径下天桥的振动响应规律进行研究。利用ANSYS软件建立人行天桥有限元模型,分别进行地面激振和气流激振下的加速度时程响应分析和应力分析,得出不同车速下2种激振方式对人行天桥的影响程度及振动响应规律,并用实测数据进行了验证。结果表明:车辆激励下人行天桥主要产生由地面和气流2种激振方式共同作用引起的竖向振动,且车速是引起人行天桥气流激振的主要因素;地面激振对人行天桥的影响时间要长于气流激振,而且加速度峰值时刻错开、方向相反,对振动有削弱作用;5t重的车辆在B级路面上车速小于60km/h时可不考虑气流激振对结构的影响,但不同车速下均应考虑人行天桥地面激振的影响;实测分析结果与理论分析吻合较好。     

悬链线型斜拉索风雨激振模型及特性分析

斜拉索长度随斜拉桥跨度增大而增长,以抛物线型近似代替实际状态下拉索线型的误差也越来越大。考虑水线与拉索表面之间存在库仑阻尼力和黏滞线性阻尼力,建立了基于悬链线型考虑面内-外耦合振动的运动水线连续弹性拉索风雨激振理论模型,并推导出以各阶模态为坐标的拉索振动微分方程。以不同参数拉索为例,对拉索与水线的耦合运动微分方程组进行数值求解,并将计算结果与基于抛物线型的拉索风雨激振理论模型进行了比较。结果表明：在某些情况下,拉索采用悬链线型与抛物线型的计算结果在拉索振幅、参振模态、空间振动形态、振动频率、拉索与水线相位差以及水线的振动频率上有很大差异;垂度影响系数对拉索低阶模态有较大影响,抛物线型垂度影响系数大约是悬链线型的一半;采用悬链线型建立的拉索风雨激振理论模型得到的拉索各阶模态的自振频率比采用抛物线型模型的计算结果要高,模态阶数越低,自振频率差距越明显。     

基于响应面法的大跨V形刚构桥参数识别研究

大跨度预应力混凝土V形刚构桥桥梁线形对桥梁受力影响很大,而结构参数的取值对预拱度的预测影响较大,在施工监控过程中需根据施工现场监测数据进行结构参数调整。首次提出基于响应面法的针对大跨混凝土V形刚构桥进行施工监控的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和结构参数调整。并以实际工程为例,采用Box2Behnken试验设计方法,选择影响成桥线形的主要结构参数作为自变量,关键截面的挠度值为因变量,利用显式响应面函数拟合结构静力响应值与结构参数之间复杂的隐式关系。然后根据施工过程中的实测挠度数据进行结构参数识别,再进行后期的预拱度预测,实现前期预测和后期调整相结合,工程实例表明该方法能够在施工控制过程中有效地进行参数识别,得到大跨V形混凝土刚构桥的理想线形。     

虎门悬索桥交工验收静力荷载试验与评价

虎门悬索桥为单跨８８８米全焊钢箱梁悬索桥，其交工验收静力荷载试验内容包括：成桥后的状态和工作性能的检查和试验，对已完工结构实际状态的检测，验证结构工作性能的荷载试验，设计承载力的鉴定性荷载试验。通过对实测结果与理论计算结果的评价分析，说明该桥各控制截面的强度和刚度等控制指标都能满足设计要求。     

不等主跨三塔空间缆索悬索桥主缆线形解析计算方法

为精确求解地锚式不等主跨三塔空间缆索悬索桥的主缆线形,提出了基于分段悬链线理论和非线性GRG法、结合静力平衡条件和几何相容条件的悬索桥主缆线形解析计算方法.计算成桥线形时,建立与基本未知量数量相等的控制方程并规划求解基本未知量的合适取值,依次求解主跨、次主跨、边跨、锚跨线形.其中,求解主跨线形时需给定首末端及跨中点坐标...     

大跨桥梁主梁涡激振动研究进展与思考

大跨桥梁主梁涡激振动与控制属桥梁工程核心技术难题，亦为桥梁抗风设计理论有待深入解决的关键科学问题。为推动大跨桥梁主梁涡振理论与应用研究的进一步发展，系统梳理国内外针对该问题的最新进展与前沿热点。首先总结现场实测、风洞试验、计算流体力学及理论分析4种常用研究手段及其适用条件，然后从主梁断面涡振驱动机理、涡振影响因素、三维全桥涡振计算方法及主梁涡振控制4部分回顾国内外最新研究进展，最后从试验与测试技术、理论分析、主梁涡振控制3个角度探讨大跨桥梁主梁涡振研究的发展趋势。结果表明：大跨桥梁主梁涡振研究在流体-结构耦合特性模拟、三维全桥涡振性能预测、实桥涡振控制等方面尚存在一些技术难题有待进一步探索；近年来围绕新型观测设备和试验技术、高精度气动力降阶模拟和人工智能手段、主动气动控制措施和新型被动机械措施方面出现了一些新的发展趋势，有较大的细化和深入研究的空间。     

激振力作用下钢护筒受力分析及局部加强措施的研究

在对钢护筒进行受力分析时,通常是按照最大荷载乘以冲击系数的方式进行静力分析.文中提出了一种与实际情况更接近的方法:将激振力按照动力荷载输入,对整个结构进行时程分析,并与静力分析的结果相比较,对比不同分析方法得出的结构的应力峰值与分布情况的区别,最后提出钢护筒的局部加强方案,并验算其受力满足要求.     

高速铁路悬浇连续梁线形偏差成因分析与对策

该文以某高速铁路特大桥为工程背景,通过理论预测与实测反馈分析研究高速铁路悬浇连续梁桥线形偏差的成因及对策.结果表明:预应力、节段自重、截面刚度、温度及徐变是影响线形控制的关键因素.预应力张拉后梁体实测上拱量较理论预测明显偏小,先结构体系转换后中跨合拢会导致中跨线形下挠明显.     

南京水碧桥的静力荷载试验

桥梁的静力荷载试验是检验桥梁结构安全运营的有效途径之一。本次静力荷载试验针对水碧桥3个试验桥跨进行6种工况的加载试验。试验结果表明：各试验桥跨挠度测试截面的实测挠度和应力均小于计算值,跨中最大实测活载挠度与计算跨径之比小于规范限值。荷载卸除后,残余应变较小,最大实测相对残余应变为8.0%。荷载试验前以及加载试验过程中,在各试验桥跨测试截面及附近区域的T梁表面未发现可见裂缝。因此,该桥的刚度和强度都满足设计要求。     

南京水碧桥的静力荷载试验

桥梁的静力荷载试验是检验桥梁结构安全运营的有效途径之一.本次静力荷载试验针对水碧桥3个试验桥跨进行6种工况的加载试验.试验结果表明:各试验桥跨挠度测试截面的实测挠度和应力均小于计算值,跨中最大实测活载挠度与计算跨径之比小于规范限值.荷载卸除后,残余应变较小,最大实测相对残余应变为8.0%.荷载试验前以及加载试验过程中,在各试验桥跨测试截面及附近区域的T梁表面未发现可见裂缝.因此,该桥的刚度和强度都满足设计要求.     

考虑行人舒适度的空间缆索悬索桥车致振动控制

带有人行道的市政轨道交通桥梁在地铁作用下会有较大的动力响应,进而影响桥上行人走行舒适度。为了研究地铁荷载激励下桥上行人走行的舒适度,依托某市政空间缆索体系悬索桥,在有限元分析软件ANSYS中建立结构三维模型,考虑轨道不平顺的影响,在列车荷载激励下进行瞬态非线性时程分析。结果发现:当轨道不平顺的谐振频率接近桥梁一阶竖弯模态频率时,桥梁结构出现了共振效应,动力响应显著增大,峰值加速度达到1.122 m/s~2,桥上行人走行舒适度处于"不舒适"等级。为了有效抑制结构振动,改善桥上行人走行舒适度,采用Den Hartog最佳参数确定方法得到调谐质量阻尼器主要参数值,分别研究了单调谐频率质量阻尼器(STMD)和多调谐频率质量阻尼器(MTMD)对结构振动的控制效果,得到STMD系统控制下结构最大加速度为0.731 m/s~2,有效降低了34.8%;MTMD系统控制下结构最大加速度为0.681 m/s~2,有效降低了39.3%,添加阻尼器都使桥上行人舒适度从"不舒适"进入"中度舒适",但是MTMD系统具有更好的抑振效率。随着结构使用过程中收缩徐变、老化等情况的出现,结构自振频率也会发生改变,最后对比结构自身频率改变时STMD与MTMD的抑振效果,得出MTMD具有更好的鲁棒性,更适合长久服役,并且在一定范围内子TMD个数越多,鲁棒性越好。     

车辆荷载作用下双工字钢-混组合连续梁桥振动控制研究

车桥耦合作用下,钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出,这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振动模型,并对不同车重、车速和路面等级下的桥梁竖向加速度振动响应进行分析。在桥梁各跨跨中安装调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁振动进行控制,采用最佳参数调整方法确定TMD参数。对安装TMD前后的桥梁振动响应进行对比分析,并结合Sperling指标对行人舒适度进行评价。研究结果表明：车速、车重和路面等级均是导致行人舒适度变差的重要因素;2辆同型号车辆按相应车道并排行驶,安装TMD后,随着车速的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率逐渐增大,当车速为120 km·h^-1时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率达到43.7%,Sperling指标从2.76降到2.33,振动控制效果最为明显;随着车重的增加,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率基本呈增大趋势,当各车重为40 t时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率为29.1%,Sperling指标从2.20减小到1.99,行人舒适度得到了较大改善;随着路面不平顺等级的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率也逐渐增大,C级路面时加速度峰值减小率可达到29.4%,控制效果明显。因此,安装TMD对不同车重、车速和路面等级下的桥梁跨中竖向加速度响应均起到了控制作用,对双工字钢-混凝土组合连续梁桥安装TMD可以有效地改善行人舒适度。