混凝土连续梁桥的动态性能测试分析

讨论了在多跨的混凝土连续梁桥成桥以后的动态性能测试中 ,使用各单跨分批检测的方法 ,以少量的传感器完成多跨连续梁的大量测点样本的采集工作 ,测出结构的自振频率及相应的振型。并以一实桥为例 ,应用连续梁结构分析方法 ,求得桥梁的振动理论值。检测值与理论计算值相比较 ,误差甚小 ,说明该方法具有实际的使用意义     

直线形体外预应力混凝土简支梁自振频率分析

对体外预应力混凝土结构固有频率的分析和计算是研究其动力性能的基础。本文进行了1根直线性体外预应力混凝土简支梁的动力试验,测得了试验梁在张拉阶段的频率变化。为了和试验结果进行对比,本文推导了直线性体外预应力混凝土梁的频率计算公式,对试验梁的自振频率进行了计算,计算结果与试验结果在梁频率的变化趋势及数值上均有较大的出入,最后分析了造成这种误差的原因。     

考虑滑移效应的体外预应力钢-混凝土组合梁自振频率分析

为了研究滑移与体外预应力对钢-混凝土组合简支梁自振频率的影响,提出了适用组合梁自振频率计算的静力折减刚度法和动力刚度修正系数法.以一根跨径为5 m的钢-混凝土组合简支试验梁为研究对象,分别采用静力折减刚度法、动力刚度修正系数法及换算截面法计算梁的自振频率,并将计算值与试验实测值进行对比.结果表明,采用动力刚度修正系数法计算得到的体外预应力组合梁的自振频率更接近于实测值,采用静力折减刚度法和换算截面法计算得到的梁的自振频率与实测值之间存在较大误差.当体外预应力值为100 k N时,换算截面法和静力折减刚度法与实测值的误差分别为19.3%和7.9%,动力刚度修正系数法误差则仅为2.9%.     

桥面铺装对中小跨径桥自振频率的影响

为了对桥梁结构计算中是否需要考虑桥面铺装质量对桥梁结构自振频率的影响进行分析,以曲线连续梁桥为对象,采用空间梁单元建立动力分析模型,通过模型桥的实测与计算结果对比分析,验证了空间梁单元模型是可行可靠的。基于现场曲线桥,对实桥进行自振频率实测;与此同时,分别建立4种有限元模型来讨论桥面铺装、护栏质量和尺寸对自振频率值的影响。通过现场实测与4种模型计算的自振频率值得比对分析,表明:模拟考虑的越精确,计算结果与实测结果越接近;但计算工作量大。以精确模拟计算结果为参照,裸梁的计算更接近。针对新建桥,不考虑铺装质量的结果更加合理。在设计计算中往往考虑桥面铺装的质量,却不考虑其对截面几何特性的影响是偏不利的。     

桥面铺装对中小跨径桥自振频率的影响分析

为了对桥梁结构计算中是否需要考虑桥面铺装质量对桥梁结构自振频率的影响进行分析,以曲线连续梁桥为对象,采用空间梁单元建立动力分析模型,通过模型桥的实测与计算结果对比分析,验证了空间梁单元模型是可行可靠的。基于现场曲线桥,对实桥进行自振频率实测,与此同时,分别建立4种有限元模型来讨论桥面铺装、护栏质量和尺寸对自振频率值的影响,通过现场实测与4种模型计算的自振频率值得比对分析,表明：模拟考虑的越精确,计算结果与实测结果越接近,但计算工作量大;以精确模拟计算结果为参照,裸梁的计算更接近。针对新建桥,不考虑铺装质量的结果更加合理,在设计计算中往往考虑桥面铺装的质量,却不考虑其对截面几何特性的影响是偏不利的。     

界面滑移、竖向掀起及剪切变形对钢-混凝土组合连续梁动力性能的影响

利用力的平衡原理及变形协调条件,在Euler梁和Timoshenko梁理论基础上,分别建立3种钢-混凝土组合梁动力学模型,通过推导相应动力学方程,编制计算分析程序,计算组合梁模型的弯曲振动频率、振型以及在各种动力荷载工况下的动力响应,并与ANSYS模拟结果进行比较分析,验证各种计算模型的合理性,讨论界面滑移、竖向掀起及剪切变形对组合连续梁振动特性和动力响应的影响程度.研究结果表明:考虑界面滑移和剪切变形影响时,组合梁自振频率明显降低,动力响应显著增大,而是否考虑竖向掀起对组合梁自振频率和动力响应均无明显影响;综合考虑3种因素影响的组合连续梁模型所得结果与ANSYS分析结果最符合,并能较好地模拟钢-混凝土组合连续梁的动力性能.     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

基于反力替代的弹性支撑连续梁桥自由振动

将连续梁桥简化为中间弹性支撑的多跨连续Bernoulli—Euler梁模型,以支座反力替代弹性支撑的连续梁相当系统,采用Laplace正反变换,根据连续梁的边界条件及弹性支撑处的变形相容条件,得出频率特征方程、自振频率及相应模态．结合数值算例,将文章理论推导方法所得结果与有限元法所得结果对比,验证了理论推导与计算程序的正确性;分析了在不同边界下,中间弹性支撑刚度变化时,连续梁各阶频率的变化规律．     

钢纤维预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

通过拟静力、拟动力试验研究钢纤维无粘结预应力混凝土扁梁框架结构抗震性能．研究表明,钢纤维 可以有效提高预应力混凝土扁梁框架的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,显著提高其在剧烈地震运动作用 下的刚度、延性和耗能能力,降低结构损伤,钢纤维可以部分替代节点内箍筋来抵抗剪力．动力荷载作用 下,钢纤维扁梁框架的最大位移反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,而钢纤维对无粘结预应力扁 梁框架的自振频率和动力放大系数的变化影响不大．     

弹性地基上连续梁桥顺桥向地震振动分析

根据位于弹性地基基础上连续梁的变形特性,假设桥墩的基本振型函数由自身变形、基础转动和平动引起的变形3部分组成.由拉格朗日方程建立全桥的顺桥向的地震振动方程,得到了包含地基特性综合参数的结构自振频率以及振型参与系数.仿真计算结果表明,连续梁桥前两阶频率分别为8.06 Hz和16.53 Hz,其试验值分别为7.43 Hz和16.80 Hz,两者误差在8%以内.     

基于摄动法的体外预应力梁基频分析

进行了5根体外预应力全预应力梁的试验,探讨了利用摄动法原理进行体外预应力梁弯曲振动问题的求解.通过理论分析,建立求解体外预应力简支梁的自振频率的微分方程,以普通钢筋砼简支梁的自振频率为基准,利用摄动法原理将其转化为线性方程来求解,简化了计算过程,并将计算结果与有限元分析及试验结果进行了对比分析,结果表明:利用摄动法原理进行体外预应力全预应力梁动力性能的分析是简便可行的.     

多跨弹性支撑Timoshenko梁的模态分析

用竖向支座反力代替连续等截面Timoshenko梁的弹性支撑,将多跨梁的自由振动转化为支座反力下单跨梁的受迫振动.利用拉普拉斯变换求解振动微分方程,根据连续梁的边界条件和弹性支撑的变形协调条件推导频率特征方程,通过频率特征方程得到自振频率和相应的模态.结合算例分析,表明计算过程与理论推导正确.最后,分析多种边界条件下连续梁的自振频率和模态.     

两等跨连续梁的模态分析试验

用DASP软件对两等跨连续梁进行实验模态分析,得出该连续梁的前二阶频率及其阻尼比。同时用Midas Civil软件建立了有限元模型并进行了计算,并将其计算结果与模态分析结果相比较,结果表明:试验结果与有限元分析结果较吻合,频率误差在5%以内,说明用模态分析实验方法获得连续梁模态参数是可行的。     

空间网架结构竖向抗震性能的简化计算

将网架简化为考虑剪切变形的交叉梁系，用有限元法分析其竖向抗震性能，在动力分析中，忽略转动惯量的影响，对总刚矩陈进行刚度集聚，建立网架竖向振动方程，然后通过子空间迭代计算其自振频率和振型，再利用振型分解反庆谱法求各振型下竖向地震作用效应并进行组合，文章同时给出了梁元法与空间桁架位移法精确解的误差比较，其精度满足工程要求，并且计算速度快，所占存贮空间少。     

基于挠度的体外与体内无粘结预应力筋应力增量

研究了体外预应力以及体内无粘结预应力梁力筋变形与跨中挠度的关系,提出了一种基于挠度的预应力筋应力增量计算的新方法.首先建立了体外预应力梁和体内无粘结预应力梁的变形相容方程,推导了用跨中挠度表达的力筋应力增量计算公式,提出了适用于体内外预应力筋应力增量的统一计算公式,能够计算正常使用和承载能力极限状态下预应力筋的应力.最后运用该公式计算了国内外大量试验梁(包括6根体外预应力梁和22根体内无粘结预应力梁),计算出应力增量与试验结果之比的均值在0.99～1.02之间,标准差为0.1左右.表明该式计算值与试验实测吻合良好,公式形式简单,能够反映结构的受力机理.     

横撑数量对钢箱提篮拱桥动力响应的影响分析

以一座实桥为工程背景,建立有限元模型进行自振频率及时程分析,研究横撑数量对钢箱提篮拱桥动力响应的影响。对计算结果进行对比分析得出:通过自振频率的分析,发现随着横撑数量的增加,实桥的面外刚度(横桥向刚度)有明显增大,同时面内刚度有微弱减小;经时程分析,减小地震响应的主要目标是控制此桥的横桥向位移,而采用7根横撑或是9根横撑将会非常明显地减小横桥向位移。     

缓粘结预应力连续梁张拉伸长量的实验研究

本试验通过对6根预应力混凝土两跨连续梁进行张拉和加载测试,研究预应力构件在张拉过程中,其预应力钢筋伸长值的变化情况,以及比较缓粘结预应力钢筋总伸长值与有粘结、无粘结预应力钢筋总伸长值的差异,并对其试验现象进行对比分析研究,分析结果表明,缓粘结预应力连续梁钢筋张拉伸长值计算均应考虑缓凝砂浆对预应力钢筋的粘滞作用,并提出了...     

预应力梁固有频率的试验研究

进行了5根预应力梁的动力试验,结果表明:预应力梁的固有频率随预应力的增加而增加,这与经典的轴力作用下各向同性材料梁的理论分析结果完全相反.为此,将预应力梁视为各向同性材料梁,采用IstOpt软件对试验数据进行拟合,得到梁频率计算时的刚度修正公式,并将频率计算结果与试验结果及相关文献上的三个修正公式的计算结果进行了对比分析,结果表明:提出的计算公式用于梁的一阶频率计算时,计算值与实测值误差较小,而且能较好地反映频率随预应力的变化趋势,比已有的修正公式更适用;计算梁的二阶频率时误差稍大,也具有一定的适用性;进行梁的三阶及以上频率的计算时存在较大误差,有待进一步的研究.     

基于动力测试的混凝土连续梁桥有限元模型修正

为探讨有限元模型修正方法在桥梁结构运营安全性能评估中的有效性,提出了基于动力测试的混凝土连续梁桥有限元模型修正方法。利用有限元软件ANSYS建构了装配式预应力混凝土连续箱梁桥的有限元模型,以动力试验获得竖向前6阶自振频率作为状态变量,构造目标函数。通过分析目标函数对设计参数的灵敏度,选取灵敏度高的设计参数对模型进行修正,调整了模型的物理参数,使模型计算值与试验结果在合理的误差范围内。而后对修正后的模型按照现场实桥荷载试验加载工况进行加载,用现场实桥荷载试验的结果验证了模型修正方法的正确性,表明了修正后的模型能够较准确地反映桥梁结构的实际运营状况,可作为桥梁运营安全性能评估以及维修加固的基准分析模型,具有实际的工程应用价值。     

体外预应力混凝土简支梁固有频率研究

为研究预应力与固有频率间的关系和影响固有频率变化的因素,对3根体外预应力混凝土简支梁分级施加预应力并进行动力测试,然后使用MATLAB软件根据试验数据拟合刚度公式,并将计算结果与试验值进行对比分析,结果表明:预应力梁的自振频率受支座约束形式和体外预应力筋偏心距与布置形式的影响大于预应力自身对频率的影响,预应力效应是多种因素共同作用的结果,固有频率总体上随预应力的增加而增大;经过刚度修正后的公式能较好的反映自振频率随预应力的变化趋势,一阶频率的计算值与试验值符合得很好;二阶频率的计算值和试验值误差较大,有待进一步研究;三阶频率易受其他因素影响而失真,缺乏研究的价值。