纵连板式无砟轨道简支梁桥动力响应试验研究

开展了行车条件下高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁系统的动力响应现场测试,测试CRH380A-001型列车以285~350km/h时速通过时无砟轨道-32m标准预应力混凝土简支梁的动力响应.通过现场采集与数据分析,得到了钢轨、轨道板、底座板、桥面板的竖横向加速度幅值,桥墩顶纵横向绝对位移.结果表明:结构各层加速度在列车时速达到295km/h左右时,急剧增大,之后顺速降低,出现陡波峰;车致振动加速度响应自钢轨-轨道板-底座板-桥面板,自上至下呈明显的递减趋势,振动衰减较为明显.此外,基于实测的梁体自振频率与阻尼比,分析了梁体动挠度的简化计算方法,计算结果与实测梁体动挠度较接近.实验结果可为改进数值分析模型、验证计算结果提供依据.     

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.     

基于DIC技术的地下软土内部激振影响区试验

针对列车运行产生的振动荷载对位于地下软土层中的隧道产生沉降影响问题,设计软土内部激振试验新装置,开发了基于数字图像相关(DIC)技术的软土内部振动响应瞬时光学测量系统,研究土体振幅与距振源距离、振动频率、围压之间的关系。试验结果表明:土体振幅随着距振源距离增大而减小,并以幂函数形式拟合振幅衰减曲线,效果良好;基于DIC技术的内部激振影响区能够直观、准确地表征出内部激振的影响区域和影响程度,振动频率的增加能够增大影响区域,围压的增加能够明显减小影响区域。     

基于浮框式测力模型的桥梁涡激力特性研究

基于开发的内置浮框式三节段测力模型装置,通过弹性悬挂测振风洞试验测试了某大跨度斜拉桥初步设计主梁断面的涡振响应及对应的涡激力.分析了发生竖向涡激共振的0°与+3°两种风攻角下的数据,验证了内置浮框式三节段测力模型在桥梁断面气动力测试中的可靠性,对比研究了不同风攻角下涡激力与涡激振动响应的测试结果,探讨了锁定区间范围内涡振频率、力与位移之间相位差及涡激力做功的变化情况.结果表明,内置浮框式三节段测力模型可以在风致振动过程中同步测试气动力;所测试得到的涡激力频率在风速锁定区间内与位移响应频率完全一致,同时,模型的竖弯涡激力与涡激振动位移响应之间存在的相位差随风速增大而增大,而涡激力做功有一个先增大后减小的变化过程.     

激振面积对弯振矩形板振动特性的影响

利用有限元法,研究了激振源(换能器)面积的变化对矩形板条纹振动模态振动节线形状和节线分布的影响,计算了矩形板在频率约为15kHz、20kHz的条纹振动模态.结果表明:当激振源面积较小时,换能器的振动几乎不影响矩形板条纹振动模式的振动特性;当激振源频率与矩形板本征频率相同且激振源半径增加到8.0mm时,条纹振动模式节线开始由直变曲,节线分布变的不规则.应用扫描式激光测振仪进行了测试,实验结果与有限元计算的结果一致.     

用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度

针对桥梁动挠度信号的特点及其对测试传感器频率特性的要求，分析动挠度的几种测试方法，从而提出采用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度。利用信号恢复技术，对地震式低频振动传感器国频率特性而畸变的输出作补偿处理，并讨论系统存在零点时的恢复技术，及噪声下恢复处理的不适定性。采用约束最小平方卷积反演技术获得在最小平方误差意义下对输入的最优估计，为动挠度信号的拾取提供了十分便捷有效的测试手段。     

橡胶阻尼式动力吸振器固有频率测试方法分析

考虑到橡胶元件的动刚度与激振振幅和激振频率有关,研究了不同激振形式下不同激励频率和激振幅值对橡胶阻尼式动力吸振器固有频率测试结果的影响.通常情况下,动力吸振器的固有频率的测试只考虑频率相关性,忽略了幅值相关性.文中分别采用恒振幅激振、恒加速度激振、随机加速度激振、脉冲激振和力锤敲击激振,对一橡胶阻尼式动力吸振器的固有频率进行了测试分析,给出了不同激振形式下动力吸振器的固有频率的测试值.结果表明:激振幅值对动力吸振器的固有频率的测试结果影响很大,目前一些企业采用的用力锤激振方法测试得到的橡胶阻尼式吸振器的固有频率并不能很好地表征动力吸振器的固有频率.文中结果为在真实振动工况下动力吸振器的固有频率的选择提供了依据.     

多锤电驱式激振系统的振动耦合特性及控制

针对振动锤联动激振耦合特性,以两振动锤为对象建立动力学模型,利用拉格朗日方法推导系统数学方程;基于能量分布法对耦合过程中的能量分布进行求解,分析了激振系统在各频率段的耦合规律,利用哈密顿原理推导系统振动同步的条件,得到相位差所处的稳定区间;构建多锤激振的同步控制系统,对耦合作用下的同步控制进行研究,确立了相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,并进行理论分析和控制方式的试验验证.结果表明:共振点的外耦合能量对相位差不产生影响,相位差有在低频区朝零趋近、近共振区朝±/2趋近及超共振区朝±趋近的趋势;采用相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,系统同步效果良好.     

压电双晶片弯曲振动频率方程及其位移解

利用小挠度理论推导设计压电双晶片弯曲振动的频率方程,得到其弯曲振动位移解.利用有限元方法计算压电双晶片弯曲振动的谐振频率.对研制的压电双晶片振子测得其谐振频率,测试结果与有限元计算结果、利用压电方程和小挠度理论推导的频率方程求得的结果相吻合.这说明,所推导的频率方程可于设计自由边界压电双晶片振子.     

混凝土模型梁模态试验方法

为有效测定混凝土模型梁的动力特性,选择一种适合于混凝土模型梁弯曲固有振动频率振型的测试方法,通过采用不同边界支承条件、激振点位置、激励大小和使用不同的激励力锤顶帽分别进行测试,发现不同边界支承条件和激励力锤顶帽对测试精度的影响很大,在不同激振点激励对频率的数值大小影响不大,但对频率的采集有影响,不同激励大小直接影响频率的采集。测试结果表明:对混凝土模型梁弯曲固有振动频率振型的测试,边界支承条件宜选择橡胶支座;激振点宜选在1/4跨点或1/6跨点处;激励力锤顶帽宜选择橡胶顶帽;激力的大小应根据不同模型梁通过试敲确定。     

基于静动载试验的预制装配式T梁桥承载能力

为评价新建预制装配式桥梁的结构性能和工作状态,对遂德高速公路九龄岗大桥40 m T梁段进行单梁静载试验、全桥静动载试验以及有限元仿真分析。通过静载试验测试了单梁与成桥阶段控制截面的应变、挠度,并结合有限元计算结果对比分析,采用脉动试验和行车试验获得了桥梁的自振特性、不同行车速度下的动力效应和冲击效应。研究表明：单梁与全桥静载作用下结构应变及挠度校验系数均满足规范要求,卸载后相对残余应变及位移远小于规范规定的20 %,结构承载能力良好;边梁在各级加载下的挠度、应变值与荷载横向分布系数均大于中梁,总体上变形、应力分布较均匀,结构抗扭刚度与强度有一定安全储备;脉动试验实测阻尼比为1.139 %,小于规范规定的5 %,该桥动力特性良好,在结构体系振动过程中具有较好的能量耗散性能;行车试验中随着车速增加,结构动力效应越显著,动挠度、动应变与冲击系数有明显增大的趋势,实测冲击系数为0.065 ～ 0.133 ,表明该桥面平整度良好。     

基于基准传递原理的桥梁挠度测试方法及试验研究

以基准传递原理为基础并结合桥梁挠度变形特点,提出了一种通过在梁体上布设连续连杆的挠度测试的新方法。为验证该方法,进行了一个空心板梁在温度及动载作用下的挠度测试试验,试验过程中测试了连杆中部与梁体的相对位移时程曲线,并对测试结果进行了加汉明窗的滤波得到了温度效应产生的梁体各测点的挠度变化值。结果表明依据基准传递原理进行桥梁挠度测试可以精确地同时对静、动态挠度进行测试,并能很方便的对单因素作用下的挠度进行分离,从而为桥梁的安全性评价和挠度长期健康监测提供可靠的数据。     

珠海大桥静动载试验及成果分析

珠海大桥主航道采用最大跨度为125m预应力混凝土连续刚构，全桥长3125m，宽31m，属特大型公路桥。为了检测桥架结构的静力和动力性能，对连续刚构和连续梁的应变和挠度进行了重点测试。动力试验包括行车试验，制动试验和跳车试验．结果表明桥梁的静力和动力性能符合设计要求，实测连续梁和连续刚构的冲击系数大于1．0，实测中小跨度简支架自振频率大于3．5Hz图2，表5，参3．     

韶关东跨线桥动静载试验测试与分析

为准确评价韶关东跨线桥的实际承载能力,对其进行动静载测试。分析实测桥梁应变、应力、挠度、频率等数据。得出结论:静载作用下,该桥的应力校验系数、相对残余变位满足规范要求,结构处于弹性工作阶段;动载作用下,桥梁实测固有频率大于计算值,其动力响应在正常范围内,动力性能及承载能力满足设计要求。     

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土（RC）刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明：加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%～69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。     

移动车辆荷载作用下梁桥的强迫振动分析

桥梁在移动车辆荷载作用下的振动分析是工程设计中有待进一步解决的问题之一。采用单自由度弹簧质量模型对梁桥在移动车辆荷载作用下的动力响应问题进行了分析,给出了不同车速情况下的简支梁桥跨中动扰度的时程曲线,并与采用无限自由度模型方法的近似解进行了比较,计算结果几乎一致。文章对直观地了解桥梁与车辆耦合系统的动力特性的基本现象和机理有一定的参考价值。     

锤击作用下钢筋混凝土框架倒塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土平面框架结构在局部构件失效后的静、动力特性,完成了两榀两跨单层平面框架试验,其中一榀框架用于静载试验以获取框架静力特性数据,另一榀框架分别在空载、均布线荷载情况下采用锤击法进行动力试验,获取试验框架的位移、加速度和钢筋应变等动力响应数据.通过对比分析静载与动力试验结果,研究框架梁在锤击过程中的受力特性.试验结果表明:在大当量力锤锤击作用下,动力位移幅值与输入冲量近似呈线性关系,随着锤击力的增加,结构阻尼变化较小,频率下降.布有均布线荷载的框架梁在锤击荷载作用下产生了拱效应,刚度略有提高.尽管力锤最大锤击力超过框架梁最大抗力,但冲击能量不可使其发生倒塌.     

高能级强夯黄土地基振动衰减规律模型试验研究

为研究高能级强夯黄土地基的振动传播衰减规律，基于室内模型试验，通过布设竖直向、水平向及对角向三条测线，分别研究了夯击次数、含水率、夯击能、落距和锤径等参数变化对高能级强夯黄土地基的振动影响，并结合甘肃庆阳黄土高能级强夯加固项目现场振动测试结果，对比验证了室内模型的可靠性。研究结果表明：对于黄土地区，当达到一定夯击次数时，继续增加夯击次数无法进一步提升强夯加固效果，可根据所测得的振动加速度最大值判断最小振动安全距离，在计算振动安全距离时只需采用地表上的振动加速度；地基土含水率的改变对振动加速度的影响较小，当含水率为最佳含水率时，振动加速度峰值较其它含水率地基略高，衰减幅度略大，加固范围略广；能级的改变对振动加速度的变化影响较大，能级越大，振动越强烈，影响范围越广；“轻锤高落”与“重锤低落”产生的振动衰减速率相近，但“重锤低落”加固深度更深，影响范围更广，实际工程应优选“重锤低落”；相较于小锤径夯锤，采用大锤径夯锤的加固深度稍浅，地表振动影响范围更广，实际工程应优选小锤径夯锤；模型试验与现场监测数据拟合的振动加速度衰减曲线可较好的衔接，证明了室内试验结果的可靠性。