中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在结构动力特性计算的理论基础上,建立某三孔不等跨径中承式钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,分析计算其自振特性并参考其它文献的计算结果总结出大跨度钢管混凝土拱桥自振特性的一般性规律。分析了主要结构参数拱肋刚度及矢跨比的改变对钢管混凝土拱桥自振频率的影响,比较计算结果表明拱肋刚度及矢跨比的改变均对钢管混凝土拱桥自振频率产生影响。     

下承式拱桥不同桥面方案下稳定性及自振特性对比

稳定性及自振特性分析是大跨下承式拱桥桥面体系设计方案选择的重要指标之一.通过有限元分析软件MIDAS,对纵横梁桥面体系和多横梁桥面体系分别建立全桥有限元模型,对比分析了这两种桥面体系下承式拱桥的自振频率、振型特点以及在不同工况下整体稳定性.研究结果表明:在全桥用钢量一致的情况下,多横梁方案比纵横梁方案的自振频率稍大,而两者的振型特点基本一致,该桥的主要振型有弯曲振动、竖向振动和扭转振动;在成桥运营阶段,两种桥面体系下承式拱桥的整体稳定性均能满足规范要求,且多横梁体系较纵横梁体系桥梁稳定性强.     

小矢跨比上承式钢提篮拱桥动力及稳定性分析

目的研究小矢跨比上承式钢提篮拱桥的动力特性、稳定性能影响因素及其变化趋势.方法以某上承式钢提篮拱桥为背景,采用有限元软件ABAQUS建立空间有限元模型,模型中对拱肋、主梁、边墩及立柱均采用梁单元建模,桥面板采用壳单元建模.通过改变模型的矢跨比和内倾角,分析其对拱桥自振周期、振型、屈曲稳定系数的影响.结果矢跨比对拱桥自振周期及稳定系数影响较大,随着矢跨比减小,拱桥面外一阶稳定系数先增大后减小;内倾角对此类拱桥的一阶、二阶自振周期和面外稳定系数影响较大,当内倾角α4°,一阶振动的周期随着内倾角α的增加而减小,当内倾角α4°,随着内倾角α的增加,二阶振动的周期逐渐减小,增大内倾角面外稳定性提高.结论得到的不同内倾角和矢跨比下拱桥动力特性和稳定性的变化规律,可为此类拱桥的设计和工程实践提供参考和借鉴.     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

在分析中承式钢筋混凝土拱桥自振特性的基础上,考虑了各种结构参数(矢跨比、横撑的布置、桥面刚度和拱肋刚度、支撑条件等)对中承式钢筋混凝土拱桥的自振特性的影响,建立了拱桥的有限元空间计算模型,并将其应用于该类某市政桥的自振特性的计算,为该类桥的设计和检测提供参考.     

上承式加V拱桥动力特性研究及试验验证

为解决上承式拱桥跨径增大后自振频率快速下降的问题,提出一种新的上承式加V拱桥结构体系.将V形构件设于主梁和拱圈间以增大拱桥的刚度,进而提高结构的自振频率.通过适时的结构体系转换,实现一期恒载由拱圈承担,二期恒载及活载由一个主梁为上弦杆、拱圈为下弦杆、V形构件为腹杆并带多点弹性约束的变高桁架来承担,整个结构同时兼具拱和桁架的优点.为验证上承式加V拱桥动力特性研究和计算的正确性,修建跨径为10 m的试验桥,通过脉动试验测试桥梁首次发生面内竖弯的自振频率;利用有限元软件对其刚度和动力特性进行计算,分析V形构件刚度对结构动力特性以及V形构件数量对结构温度应力的影响,并研究体系转换的必要性.结果表明:结构首次发生面内竖弯的自振频率试验值与计算值相差较小,且振型与有限元分析相吻合.在增加材料很少甚至不增加材料的情况下,结构的自振频率得到明显提高,尤其是面内自振频率.V形构件的刚度存在一个合理的设置范围,V形构件的个数应以能使其与主梁或拱圈所构成的三角形的内角在45°～60°之间为宜.加V形构件后的上承式拱桥结构刚度大幅提高,且在L/4(L为桥梁跨径)处,列车静活载所产生的上挠度几乎为0.经过体系转换后二次成桥的成桥方法可使上承式加V拱桥充分发挥拱受力的优越性.     

九曲河提篮拱桥受力特性研究

以我国京沪高速铁路上第一座提篮拱桥——京沪线九曲河提篮拱桥为背景，对提篮拱桥做了比较详尽的受力特性分析，对提篮拱桥的两个常见的计算模型做了比较，指出了平面模型的合理性；同时，讨论了横撑的位置和数目对提篮拱桥的稳定性和自振特性的影响。     

大跨径斜拉拱桥动力特性研究

斜拉拱桥是一种新型组合桥梁,以湘潭市湘江四大桥为例,利用大型通用有限元程序建立了斜拉拱桥的三维空间有限元模型,计算了该桥梁结构的自振频率和振型,分析了主要结构参数对振动特性的影响,计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据.     

基于柔度变化对刚架拱桥损伤识别

桥梁结构的损伤识别结果,可作为维修加固设计的依据.以龙母大桥为工程背景,提出一种识别刚架拱桥损伤的方法.即先建立空间梁单元模型,计算桥梁的竖弯振型.使用总体模型保证准则初步确定刚架拱桥的损伤位置,列出几种可能的损伤情况,并将其柔度与实测振型计算出的柔度相减,若柔度差接近0,则为最有可能的损伤情况.结果表明:合理制定测试方案和准确测试前三阶竖弯振型,是刚架拱桥损伤定位的关键.     

拱肋损伤肋拱桥动力响应试验研究

针对某服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,结合实际工程结构中拱肋的损伤情况,利用切口在模型中拱肋截面的不同位置来模拟损伤,对拱肋截面不同位置发生不同程度损伤情况下的拱桥模型进行了动力模型试验研究,得到了各种损伤情况下结构频率、振型、拱肋上点的动应变;基于ANSYS有限元分析软件对各种损伤状态下结构的动力特性进行了数值模拟;探讨了动力损伤指纹（频率、振型、动应变）对拱肋损伤的灵敏性和变化规律.研究结果表明,结构的一阶水平自振频率对拱肋截面损伤灵敏度较高,1/8～1/4跨度拱肋范围内拱肋截面的损伤对结构自振频率影响较其他位置略微显著;结构振型曲线对拱肋跨中截面的损伤灵敏度较高;竖直方向的振型曲线较水平方向振型曲线对损伤的敏感性高;拱肋动应变对拱肋截面的损伤较为敏感.     

拱肋局部特性改变对拱桥动力特性影响试验研究

针对一座服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥进行了全面的现场检测(包括材料性能和拱桥静、动力特性).基于模型相似理论,以20∶1的几何比尺制作了单跨拱桥有机玻璃模型.为了不损坏结构的完整性,尝试利用对主拱圈局部增加质量块来模拟拱肋局部特性的变化.以大桥的动力特性作为大桥健康状况的指纹,对拱肋不同位置局部质量变化后的模型结构进行动力模型试验,得到了结构阻尼、固有频率和振型.研究表明,拱肋局部特性的变化对结构加速度放大倍数影响显著,而对模型自振频率和阻尼的影响并不明显.