基于监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法研究

为快速、准确评估拱桥吊杆振动冲击效应,提出一种基于连续动力监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法。该方法以日常交通荷载作用下吊杆连续动力响应数据为基础,对实时冲击系数进行频次统计,得到标准日概率密度谱;采用车-桥耦合振动数值方法计算吊杆冲击系数,确定与之对应的标准日概率密度谱分位点,给出分位点合理取值建议,并以该分位点的实时冲击系数作为快速估算值。将该方法应用于一座刚性吊杆钢拱桥中,基于动应变监测结果,统计7根吊杆实时冲击系数概率分布,结合车-桥耦合振动数值计算结果进行分析,得到:日常交通荷载作用下,吊杆实时冲击系数概率密度曲线具有良好的稳定性,标准日概率密度谱合理;建议取实时冲击系数标准日概率密度谱上85%～90%分位点对应的实时冲击系数作为吊杆冲击系数快速估算值。     

大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力监测和参数识别研究

研究了基于弦振动理论应用频率法进行大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力测试的基本方法,尤其是对影响频率法测定吊杆张力精度的若干参数,如吊杆的边界条件、减振阻尼器及有效计算长度等进行了较理想的识别。文中推导了张力测试的实用公式,并通过现场张力标定,对上述若干参数进行有效识别,提高了张力测试精度并减少了识别工作量。实测结果表明,根据文中提供的参数识别方法进行参数识别后所得到的吊杆张力计算值大部分具有较高的监测精度,可以满足施工和运营期间监测吊杆张力的需要。     

大跨度钢拱桥吊杆减振的新型电涡流TMD开发与应用

针对吊杆频率低、阻尼小、易发生风振的弱点,以厦深线榕江特大桥钢吊杆为工程背景,首先通过风洞试验、理论分析和现场实测评估了吊杆的抗风稳定性以及减振设计所需参数.然后基于被动控制和电涡流耗能原理,采用等强度悬臂梁开发了一款耐疲劳、免维护的新型电涡流TMD(被动调谐质量阻尼器)用于改善吊杆风振性能.最后通过强迫振动法实测了吊杆-TMD系统的等效阻尼比以评估其减振效果.试验结果表明:开发的新型减振系统可以使长吊杆强轴(横桥向)和弱轴(顺桥向)的阻尼比分别达到1％和3％以上,完全满足台风区钢拱桥吊杆减振的需要.     

频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究

为了准确地测出连续梁拱桥吊杆的基频,进而推算出吊杆索力,基于弦振动理论,建立考虑轴向力影响的弯曲振动偏微分方程,对风荷载及吊杆有效计算长度2个重要参数进行了研究,通过实桥在有风与无风条件下的实测数据与理论计算值进行对比分析。结果表明:采用频率法测吊杆基频时,吊杆上不能有横向外荷载作用;提出按分段修正的方法计算吊杆的有效长度,进而根据修正后的有效计算长度计算吊杆的理论基频,按此方法计算所得的吊杆理论基频与无风条件下的实测基频值误差较小。     

大跨异型玻璃悬索人行桥侧向振动临界人数估计

随着人行天桥更多采用轻型材料和新颖结构,结构形式变更"轻"、更"新"、更"美",跨径变更的更"大",但由行人激励导致的振动及带来的行走舒适性甚至结构安全性问题也相继日益突出。为得到某大跨异型玻璃悬索人行桥可能引起横向动力失稳的临界人数,首先通过有限元方法对人行桥动力特性进行分析,并通过实测对动力特性计算结果进行对比验证;进一步,推导了该桥侧向振动动力失稳的临界人数估算公式,并比较了频率、振型等动力特性参数对计算结果的影响;最终,得到了大桥可能发生动力失稳的临界人数。研究结果可供该桥的运营管理提供参考,估算方法也可供类似工程借鉴。     

基于稳态简谐激励的人行桥模态参数识别

为了探究稳态激振现场试验方法在人行桥模态参数识别中的可行性,通过数值仿真分析和现场试验,研究了基于稳态激振的人行桥模态参数识别。该方法首先通过单点简谐激励获得结构稳态响应的频响函数(FRF),然后对实测频响函数按单模态或多模态叠加形式进行最小二乘曲线拟合得到结构的固有频率、阻尼比、模态振型和模态质量。以一频率密集分布的多点弹性支撑梁为数值算例,分析了激振器激振质量、频率间隔、激振次数、多模态参与和噪声对识别结果的影响。采用该方法识别了一座双层分离桥面曲线人行桥第1阶侧弯模态的频率、模态质量及阻尼比,为该桥的人致振动分析及减振设计提供了有效手段。结果表明:激振质量会改变结构固有模态参数,因此在满足激振条件下激振质量应尽可能小;选择合适的激振带宽和较小的激振频率间隔能获得更可靠的结果;人行桥现场稳态激振试验识别的频率和阻尼比与自由振动识别结果基本相符,识别的模态质量与有限元计算结果相符,说明该方法可行。     

基于桥面实测的刚构桥冲击系数分析

基于三维车辆模型和车-桥耦合分析程序,利用接触面间的位移协调条件与力相互作用建立车-桥耦合振动方程;以某大跨度连续刚构桥为工程背景建立桥梁有限元模型,以桥面不平整作为系统的自激激励源,分别采用有限元软件和MATLAB车-桥耦合振动分析程序,在实测桥面数据下对整体模型在车辆作用下的动力响应和冲击系数进行分析,并对国内规范和国外几种常用规范计算的冲击系数进行对比分析。     

金沙江公铁两用大桥吊杆阻尼器参数设计及优化

金沙江公铁两用大桥主桥为主跨336m的钢箱系杆拱桥,封闭式箱形刚性吊杆为柔细构件,易发生风致振动,因吊杆侧壁未开人孔,须在吊杆拼接吊装前安装阻尼器,无法采取成桥后实测吊杆动力特性的手段来指导阻尼器设计。鉴于此,为解决其可能出现的振动问题,采用调谐液体质量阻尼器(TLMD)进行减振设计及优化。首先采用有限元法分析吊杆的自振频率,利用振型归一化方法计算吊杆的模态质量;然后在质量比分析的基础上,确定阻尼器的基本技术参数;最后考虑数值模拟的偏差,采用频率分布式设计方法,拓宽阻尼器工作的频率范围,基于多目标满意度优化方法,优化各阻尼器的设计参数。将优化后的多重调谐液体质量阻尼器(MTLMD)方案与吊杆未安装阻尼器、单一频率方案的结果进行对比,得到优化后的方案可以有效降低吊杆的动力放大系数,达到减振的目的。     

钢桁架提篮系杆拱桥索力监控

利用MIDAS/Civil有限元软件,建立了主跨45 m的钢桁架提篮系杆拱桥的三维精细化施工全过程格子梁主梁有限元仿真模型。针对首次采用实心钢拉杆作为拱桥吊杆的系杆拱结构,从三维有限元模型中提取吊杆张拉影响矩阵。通过数显扭力扳手张拉吊杆,结合修正的频率法对吊杆拉力的测试,以及对主梁、拱肋关键截面的应力监测,成功实现了桥梁的体系转换。实测结果表明,桥梁线形、吊杆拉力、主梁及拱肋内力与设计期望值的误差均在设计允许范围内。文章研究方法与所得结论可为同类桥梁的建造提供借鉴。     

大跨斜拉桥悬臂施工期抗风措施性能实测研究

以在建的某座大桥为背景,对其"下拉索+TMD"的施工期抗风措施性能进行实测。在对抗风措施方案进行动力特性分析的基础上,通过东华动态信号测试分析系统和加速度传感器来获取实测数据,分别采用桥面吊车横桥向紧急制动和人工激励TMD两种方式来激励桥梁,使其产生横桥向振动,实测桥梁结构的横向振动频率和阻尼比;采用环境激励来测试主梁竖向振动响应,识别其竖向振动频率。通过对比实桥加抗风措施前后阻尼比及频率的变化来对大桥施工时抗风措施的减振效果进行评估。结果表明:"下拉索+TMD"的施工抗风措施对高墩大跨度斜拉桥悬臂施工期的风振控制效果明显,可有效降低桥梁结构风致振动响应。     

考虑边界影响的在役短钢索张力测试研究

频率法是在役钢索张力测试的最常用方法之一,但这种方法获得的短索张力测试精度并不理想。为了让频率法能够精确地测试含复杂约束边界的短索张力,利用有限元模型和遗传算法提出根据减振装置间长度的张力测试方法,从任意多阶频率结果实测张力,实现复杂边界的短索张力测试目的。通过一组长度3～5m拱桥短吊杆理论数据的模拟,验证了该方法的张力识别精度,且基本不受输入频率的阶次影响。最后,通过对一座在役中承式拱桥吊杆进行现场测试,验证了该方法的张力测试精度以及实用性。     

基于频率法对钢箱提篮拱桥吊杆索力测试研究

根据钢箱提篮拱桥的吊杆振动特性,基于频率法基本理论,推导出考虑抗弯刚度但不体现抗弯刚度的索力计算公式.阐述了索力动测仪基本原理,研究了两端连接件体积或者自重较大的边吊杆计算长度取包含连接件的全长和去除连接件后的索长时引起的相对油泵标定误差,对比分析工程实例中采用索力动测仪、油压千斤顶法、改进的频率法实测结果误差.结果 ...     

卡车转向系统怠速振动分析及优化

针对某款卡车怠速状态下方向盘振动水平较高的现象,结合振动测试结果,利用有限元模态分析和模态试验方法,发现转向系统固有振动频率与发动机二阶激励频率接近,并且X向和Y向模态耦合较为严重。然后分析了方向盘位置调节对转向系统模态的影响,确定方向盘后上位置作为转向系统怠速避频参考位置。最后根据转向系统结构特点,从支撑结构优化和方向盘轻量化入手,提出了可行的改进方案,并通过方向盘怠速振动试验验证了方案的有效性。     

波形钢腹板连续箱梁的动力特性

为了详细研究波形钢腹板连续箱梁的动力特性,设计制作了此类型的模型试验梁,采用DHDAS动态信号测试分析系统对其动力特性进行了实测,根据实测数据识别出各阶竖向弯曲振动的模态及振动频率,并建立ANSYS有限元模型对其动力特性进行了计算和分析.模型试验梁的有限元分析结果与实测结果的差别较小.因此,实际中采用本文的有限元建模方...     

钢管混凝土拱桥车振性能分析

从结构基频、车辆荷载冲击系数和舒适性等方面对钢管混凝土拱桥的车振性能进行分析。应用统计分析方法研究表明，钢管混凝土拱桥的面内基频约为钢拱桥的1．33倍，同时给出了面内基频的简化计算公式。收集了多座钢管混凝土拱桥的实测冲击系数，与现行各国规范进行了比较分析，并通过对实测数据的回归分析，得出钢管混凝土拱桥冲击系数的简化计算公式，可供钢管混凝土拱桥初步设计时冲击系数估算应用。最后对钢管混凝土拱桥的舒适性评价指标进行了探讨，振动速度和振动加速度等动力参数可以较好地反应出钢管混凝土拱桥在汽车荷载通过时的振动情况与振感。     

大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析

该文介绍了利用MIDAS/Civil建立袍江大桥空间模型。其主拱、边拱、吊杆横梁和桥面系采用梁单元、板单元模拟,吊杆和系杆用只受拉单元模拟,并对其进行模态分析提取桥跨自振特性。与实测值进行比较,查看基本振动形态,得出该桥实测模态与理论计算模态较吻合,且面内振动频率符合简化计算公式规律,该桥动力特性优良。     

基于索力和振动特性监测的多跨空间异型刚梁柔拱组合桥梁安全韧性分析

对多跨空间异型刚梁柔拱组合体系无推力拱桥进行有限元建模分析,基于振动法对吊杆索力进行检测,通过理论索力与实测索力的对比,分析该类复杂结构桥梁索力的受力规律。同时,基于历年桥梁索力检测结果,研究索力随外部荷载改变时的变化特征,对桥梁索力在长期运营状态下的健康状态进行安全韧性分析。通过测试桥梁的自振特性,分析桥梁结构整体性能,为评价桥梁工作状况提供依据。     

独塔单索面斜拉桥动力特性分析与试验研究

独塔单索面预应力混凝土斜拉桥的动力特性有别于普通的大跨多塔斜拉桥,掌握其性能对研究其抗震性能与车振性能至关重要。通过某独塔单索面斜拉桥的现场脉动试验、跑车试验、跳车试验以及刹车试验等,测试了该桥的频率、振型、阻尼系数及冲击系数等动力参数。同时采用有限元分析方法建立了该桥的三维空间有限元模型,并进行了动力特性分析。对比结果显示,数值分析与实测吻合较好,该桥实际动刚度大于设计动刚度。     

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。     

基于结构振动的中承式拱桥吊杆损伤识别

吊杆是中、下承式拱桥的主要受力构件,其结构损伤影响桥梁的安全,因此,吊杆的损伤识别是结构健康监测的重要工作之一。本文以一座柔性桥面系中承式拱桥为对象建立了三维空间有限元模型并以锈蚀、断丝等引起的吊杆截面缺损作为损伤指标,通过数值模拟研究了结构振动特性与吊杆损伤之间的相关性。研究结果表明,模态曲率对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好并在此基础上提出了综合运用结构自振频率变化、桥面结构模态曲率变化以及吊杆内力变化进行柔性桥面系中承式拱桥吊杆损伤识别的实用算法。