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。     

大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥车桥耦合振动分析

大跨度窄加劲梁悬索桥竖向振动响应研究具有现实意义。基于动力平衡理论和有限元法建立车辆和桥梁的动力微分方程,采用空间三轴车辆模型,利用ANSYS软件编制车桥耦合振动程序进行计算。激振源为路面不平整度,利用车桥系统力与位移协调条件,应用Newmark-β法求解动力方程,分析不同车速、车重、路面等级工况下车辆荷载对大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥跨中竖向振动响应的影响。结果表明:车速和路面等级主要对竖向振动加速度响应有较大影响,而对竖向振动位移响应影响较小;竖向振动加速度响应随车速增大而增大,随路面等级降低而增大;随车重的增加竖向振动位移响应增加,而竖向振动加速度降低。     

双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响, 基于分离法, 以车轮与桥面接触点为界, 将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统, 分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程, 并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系, 采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象, 应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型, 分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明: 车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系; 桥梁阻尼增大, 能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低; 桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励, 桥面状况越差则车辆振动越强烈, 对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大; 单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大, 但是对局部动力响应的影响比较明显, 应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。     

双链式悬索桥车桥耦合振动研究

采用单个移动质量-弹簧-阻尼模型模拟车辆,应用达朗贝尔原理和位移协调条件,推导出车桥耦合振动的运动方程.考虑几何非线性及桥面不平度因素,就车辆沿桥纵轴向中心行驶和偏心行驶2种工况,探讨单个移动车辆荷载对双链悬索桥振动响应的影响.针对桥面设计理论竖曲线、水平竖曲线、运营20多年后实测竖曲线,综合考虑桥面不平度,探讨在单个移动车辆荷载下双链悬索桥的车振响应特征.这对该类桥动力性能评估及动力加固设计都有积极的意义.     

独塔自锚式悬索桥车桥耦合振动响应研究

选用基于ANSYS和MATLAB的分离迭代算法,将车辆和桥梁看作两个分离的子系统,分别采用虚功原理和有限元法推导了两者的振动方程;以车桥接触点位移协调关系和力的平衡关系为联系,研究了独塔自锚式悬索桥在不同的路面不平整度、车速、桥梁阻尼下的动力响应问题。研究表明:路面不平度对桥梁动力响应影响很大,冲击系数随车速呈波形变化,增大桥梁结构阻尼比对降低结构的动力响应影响较小;现有规范冲击系数取值对该类桥梁结构设计偏于不安全,建议规范独立地给出悬索桥冲击系数的规定,并考虑路面等级、车速的影响。     

大跨度悬索桥的固有振动分析

介绍了《公路桥梁抗风设计规范》上给出的悬索桥竖向和扭转基频的估算公式。采用大型有限元软件ANSYS建立虎门悬索桥的有限元模型,通过模态分析得到结构的各阶振型和频率,为进一步进行颤振分析和谱分析奠定基础。通过规范计算结果与有限元模型计算结果的对比表明,两者吻合良好,说明规范估算公式也能较为准确地反映结构的动力特性,在设计初期可以用规范公式估算悬索桥的基频。     

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。     

大跨度公轨合用斜拉桥的车桥风耦合振动研究

大跨度公轨合用斜拉桥在横向风荷载的作用下会加大车辆冲击荷载等动荷载的动力响应,产生较为明显的变形和振动,从而影响到桥梁结构安全、桥上行车安全和旅客乘坐舒适度。主要针对列车-汽车-桥梁-风进行耦合动力学分析,研究耦合体系中桥梁、公路汽车和轨道列车振动响应并开展评价。     

大跨度悬索桥主梁抗风试验研究

悬索桥跨径越大,结构越轻柔,对风致振动越敏感,因此,研究悬索桥主梁抗风性能尤为重要。对某主跨1196m大跨度悬索桥,采用有限元建模计算分析了成桥状态的结构动力特性;通过静力节段模型试验,测试了成桥状态主梁的三分力系数,结果表明:该扁平加劲梁整体上具有较好的静风稳定性能;通过动力节段模型试验考察了成桥状态桥梁在风攻角为0°、±3°、±5°下的颤振稳定性能,风攻角为+3°和+5°时,颤振临界风速接近或低于颤振检验风速,其余风攻角下颤振稳定性能良好;通过优化人行栏杆构造、增大透风率对主梁断面进行优化,有效改善了主梁断面的气动性能。     

大跨度连续拱桁组合钢桥车桥耦合振动分析

将列车和拱桁组合体系桥视为一整体振动系统,由势能驻值原理及形成结构矩阵的“对号入座法则”,导出此系统的空间振动矩阵方程。以车辆构架在桥上的实测蛇形波和车辆轮对在线路上的实测蛇形波为激振源,对京沪高速铁路线上某连续拱桁组合钢桁梁桥在高速列车通过时的空间振动响应进行了分析,研究了列车速度变化对桥梁的挠度、车辆舒适度及脱轨安全度的影响,并对列车运行走行性进行了评价。结果均满足要求,表明该桥具有良好的横竖向刚度。     

大跨度悬索桥的颤振分析

颤振破坏是悬索桥一种主要的破坏形式.采用Matlab软件编写了两自由度颤振方程的求解程序,通过求解该颤振方程可以获得悬索桥的颤振频率和颤振临界风速.对3个悬索桥实例进行颤振分析,并与风洞实验结果进行对比,结果吻合较好.通过分析阻尼比对颤振临界风速的影响,结果表明,颤振临界风速会随着阻尼比的增大而逐渐增大,故可通过提高悬索桥的阻尼比来提高悬索桥颤振临界风速.     

桥面平整度对大跨度斜拉桥车桥耦合振动的影响

将随机桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程,建立了大跨度斜拉桥空间有限元模型,考虑结构的初始应力效应和几何非线性因素,利用逐步积分法解车．桥耦合振动方程,进而对斜拉桥动力特性进行分析。     

拱桥车桥耦合振动的研究

结合开县渠口大桥的特点,分别建立车辆的三位离散自由度模型和桥梁的模态模型,并通过轮轨作用关系建立车桥耦合的振动动力模型,同时对开县渠口大桥的车桥耦合振动进行研究,可为此类问题的研究提供参考。     

大跨度悬索桥施工的控制管理

以大连南部滨海大道工程项目作为研究对象,分析大桥施工控制中的不足之处,并探究大跨度悬索桥施工控制的计算理论,系统分析该工程施工控制管理的措施与方法,全面提高大跨度悬索桥施工的控制管理质量与水平。     

大跨度悬索桥建设技术的进步

以日本明石海峡大桥为例,综述了大跨度桥梁建设的技术基础与进步。     

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。     

大跨度悬索桥建设技术的进步

以日本明石海峡大桥为例,综述了大跨度桥梁建设的技术基础与进步.     

大跨度钢桁梁斜拉桥风-车-桥系统耦合振动

以某大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥为工程背景, 通过车桥组合节段模型风洞试验, 测试了不同状态下车辆和桥梁各自的气动力系数, 采用自主研发桥梁分析软件BANSYS, 分析了不同风速、车速、车载状态下的风-车-桥系统, 研究了车辆位置和双车交会对系统响应的影响。计算结果表明: 当风速为25m.s^-1, 车速达到100km.h^-1时, 车辆的轮重减载率超过了行车安全性限值, 且当车速达到120km.h^-1时, 车辆的竖向加速度超过了行车舒适性限值; 风速较高时沿迎风侧轨道运行车辆的轮重减载率是系统的控制因素; 车辆在空载状态下的各项响应均比在超员状态下的要大; 由于迎风侧车的遮风效应, 在双车交会开始和结束时车辆横向加速度出现突变。     

卢家田中桥的车桥耦合振动研究

行驶汽车的轴重和速度超出设计范围给双曲拱桥的动力性能造成了很大的影响,然而这方面的研究却很少。结合一座旧的双曲拱桥,进行了实地的车桥耦合振动试验,得出了车速与动力系数、冲击系数之间的关系,车辆荷载作用下桥梁振动的规律,同时对旧桥进行了参数分析,据此进行了裸拱状态的理论耦合振动分析,得出了一些结论,可为以后双曲拱桥的评估...     

简支梁桥车桥耦合振动分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动问题,为掌握桥梁结构动力响应特性,必须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制车桥耦合振动专用程序。采用该程序对一座简支梁桥的动力响应进行分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行比较,结果表明不同车辆模型对桥梁的动力响应存在差异,且对不同动力响应的影响程度也不同。