基于车桥耦合振动的等截面连续梁桥多损伤识别研究

文章选用1/4车辆模型，用单元刚度的减少模拟裂缝损伤，对等截面连续梁桥进行损伤识别研究。利用MATLAB中的Cftool模块拟合离散的振型数据得到振型函数，再利用MATLAB模拟车辆匀速驶过桥梁的过程，求解车桥耦合振动方程，可得车辆与桥梁特殊位置的响应。研究结果表明：通过车体竖向速度响应比无损时增大的位置可以识别桥梁的损伤跨；根据车辆行驶到损伤跨时对应的该跨跨中竖向位移响应与无损时存在偏差的位置，可以识别桥梁存在损伤的范围；通过偏差的大小可以判断损伤的大小。     

静压楔形桩沉桩效应模型试验研究

为探讨楔形桩与等截面桩在静力沉桩过程中的沉桩效应,在软土地基中分别对l根等截面模型桩和3根不同楔角的楔形模型桩进行静力沉桩试验.通过试验数据整理分析,获得等截面桩与楔形桩在静力沉桩中桩周土的竖向位移、径向位移、沉桩压力与沉桩深度的规律及最大竖向位移和径向位移.研究结果表明:在相同地质条件下,楔形桩周土的竖向位移和径向位移分别随沉桩深度、楔角的增大而不断下沉并靠近桩中心;最大竖向位移和径向位移均出现在1倍平均桩径处,最大竖向位移为平均桩径的5.78％～9.45％,最大径向位移量为平均桩径的0.92％～2.04％;楔形桩沉桩所需的沉桩压力随桩深度、楔角的增大而不断增加,且增加的速率越大.     

地铁列车作用下不同无砟轨道结构振动响应

建立了单趾弹簧扣件、弹性支承块式、橡胶浮置板式3种无砟轨道的空间振动分析模型和地铁列车-无砟轨道系统空间振动分析方程.分别计算了3种无砟轨道在地铁列车荷载作用下的空间振动响应,并比较了系统响应随无砟轨道类型及车速的变化规律.结果表明,系统振动响应随车速的提高而增大;在车速相同的条件下,无砟轨道类型对钢轨竖向位移、轨道板竖向位移、轨道板竖向加速度、轮轨竖向力、脱轨系数及轮重减载率等响应影响较大,对其他振动响应的影响不甚明显;橡胶浮置板式轨道的竖向位移、横向位移与轨距扩大值最大;单趾弹簧扣件轨道轮轨作用力最大,橡胶浮置板轨道轮轨作用力最小;支承块和浮置板振动加速度明显小于钢轨振动加速度;在3种轨道行驶条件下,随着车速提高列车脱轨系数和轮重减载率均增大,竖向振动加速度最大值、横向振动加速度最大值、Sperling竖向舒适度指标和Sperling横向舒适度指标大致呈现先增大后减小趋势.当地铁列车在80km/h以下的运行速度通过这3种轨道结构时,列车的安全性和舒适性均能得到保证.     

中墙对框架桥力学特性的影响

以某框架桥实际工程为背景,建立了框架桥在设计荷载作用下的模型,并研究了中墙对框架桥力学特性的影响.经对比分析发现,中墙这一自变量使得框架桥顶板和底板的竖向位移、竖向轴力、剪力,以及顶板的弯矩、截面应力的绝对值减少,框架桥底板的弯矩、截面应力的绝对值增加,且顶板的竖向位移受中墙的影响最大,底板的剪应力受中墙的影响最小.     

基于车桥耦合等截面连续梁桥单损伤识别研究

文章基于车桥耦合振动分析的基本理论，选用1/4车辆模型，对等截面连续梁桥进行单处裂缝损伤的识别研究。首先计算得到连续梁桥的振型函数，然后利用编写的程序模拟车辆匀速驶过桥梁的过程，求解车桥耦合振动的方程得出车辆及桥梁关键特殊位置的响应。基于该文改进的非线性车桥耦合振动方程求解无损伤和有损伤时桥梁竖向振动响应直接进行损伤识别，无需再进行特殊的信号处理。以某三跨等截面连续梁桥作为研究对象，进行单处裂缝损伤的工况分析。研究结果表明，可以通过桥梁跨中竖向位移出现偏差的位置区间和偏差的大小程度，辅以跨中竖向位移响应的变化规律，判别出裂缝损伤的位置范围以及相对损伤程度。     

简支梁车桥耦合振动及其影响因素

针对主梁刚度下降对车桥耦合振动响应的影响问题,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法.将桥梁与车辆模型独立建于ANSYS环境下,并通过APDL编程语言实现耦合关系,得到振动时程响应曲线,与相关文献对比验证其正确性;并利用该算法研究了当车辆行驶速度、刚度下降段长度、刚度下降比例变化时简支梁桥的车桥耦合振动特性,给出了冲击系数、加速度峰值等参数的三维变化曲面图,分析各参数对车辆过桥时的耦合振动影响.研究结果表明:该算法与传统算法相差小于1％;当简支梁主梁刚度下降时,跨中挠度冲击系数最大值为0.168,跨中弯矩冲击系数最大值为0.239,车辆竖向加速度最大值为0.973,跨中截面竖向加速度最大值为1.354;并且以上参数受到车辆行驶速度的影响程度较大,受主梁刚度降低的影响较小.     

铰接式岔枕受力与振动响应分析

考虑枕下道床支承的非线性特性和联结铰的特殊结构,建立整组道岔有限元计算模型,分析比较了列车过岔时铰接式与普通长岔枕的受力及动态响应.结果表明:与普通轨道结构相比,铰接式岔枕轨道结构整体刚度较低且变化均匀,改善了道岔区综合受力环境;岔枕疲劳强度较高;改变了普通岔枕的振动曲线,极大程度地降低了高速列车过岔时未行车股道岔枕末端对于道床的冲击,延长了道床养护维修周期.     

兴教寺玄奘塔频域地震响应分析

为了研究兴教寺玄奘塔在地震作用下的动力响应,考虑了地震作用的随机性并引入地基阻抗系数,分析了砖石古塔与地基相互作用系统频域响应的计算模型,通过线性等效的方法,推导了结构响应的功率谱密度函数。并结合玄奘塔的场地与地基条件,建立了玄奘塔地基与结构相互作用体系的计算模型,按场地条件输入三向地震波,计算了结构的频域动力响应,给出了各楼层顶的位移放大系数及加速度功率谱。结果表明,影响玄奘塔位移放大系数及加速度功率谱响应的频带均较宽,其中南北方向及竖向位移响应、底层的竖向加速度的频域响应具有两个峰值,且响应的峰值所在的楼层为第3层及顶层。因此,玄奘塔在地震作用下结构的危险截面位于3层及顶层,与砖石古塔的历史震害规律一致。     

弹性支承块式轨道在高速列车作用下的动力响应分析

为研究高速列车-弹性支承块式无碴轨道系统的动力学性能,提出一种竖向振动分析方法。其原理是:将高速列车的动车和拖车模拟为具有二系悬挂的多刚体系统;将弹性支承块式无碴轨道模拟为具有24个自由度的轨段单元的集合;基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立此系统竖向振动矩阵方程,并采用Wilson-θ数值积分法求解,计算速度为200km/h时此系统竖向动力响应,研究轨道刚度对此系统竖向振动响应的影响规律。研究结果表明:钢轨竖向位移最大为1.125mm,支承块竖向位移最大值为0.522mm,并且计算波形图可以反映列车编组;钢轨扣件竖向刚度的合理取值范围为60~80kN/mm,块下垫层的竖向刚度宜大于80kN/mm。     

三跨变截面预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变效应

混凝土的收缩徐变效应是影响预应力混凝土连续梁桥受力的重要因素。混凝土收缩徐变效应研究是进行混凝土桥梁设计的前提。通过对影响混凝土收缩徐变效应的主要因素分析,揭示混凝土收缩徐变对桥梁变形和内力的影响规律。以某三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥为工程依托,采用有限元仿真分析方法,将连续箱梁所处环境的相对湿度、混凝土加载龄期以及运营时间对混凝土收缩徐变效应的影响进行参数分析。研究认为:混凝土收缩和徐变所引起的连续梁的竖向位移及截面弯矩均随环境相对湿度的增大而减小;随着加载龄期的延长,混凝土收缩作用引起的连续梁竖向位移与截面弯矩总体呈增长趋势,而混凝土徐变作用引起的连续梁竖向位移与截面弯矩变化较小;运营时间对混凝土收缩作用引起的梁体竖向位移影响显著,而对截面弯矩无影响,运营时间对混凝土徐变作用引起的梁体竖向位移与截面弯矩均影响较大。文中研究结果对同类工程设计提供一定的参考价值。     

EMS磁悬浮列车/非线性弹性轨道系统的动力学特性

建立了多车体EMS磁悬浮列车/非线性弹性轨道耦合控制系统的动力学模型.利用数值方法研究了三车体和单车体两类磁悬浮系统的动力学行为.结果表明:在运行的初始阶段,轨道对两类磁悬浮列车车体的动力响应存在很大差别.在相同的运行速度下,两类磁悬浮系统控制增益的稳定性区域不相同,进一步给出了使三车体磁悬浮列车系统保持稳定运动状态的控制增益与系统所能承受的最大悬浮干扰间的变化规律.     

常导磁悬浮铁路磁轨关系研究

磁浮车辆与轨道梁相互作用不同于轮轨列车在于电磁悬浮取代了轮轨关系,磁轨关系是磁浮系统动力学研究的关键.通过对有源主动控制的电磁悬浮力特性研究,探讨了电磁作用的基本规律,为线性化磁轨关系提供了理论依据,并通过动力学数值模拟表明这种处理具有足够的精度,为开展磁浮车辆与结构动力相互作用研究提供了基础.     

磁浮轨检车随机振动时域仿真

为了研究在动态测量过程中磁浮轨检车的随机振动对测量磁浮轨道几何参数精度和测量速度的影响，根据这一特殊车辆的结构特点和运动原理建立了整车振动五自由度模型．由于磁浮轨道不平度与高等级机场路面的相似性，采用了滤波白噪声作为轨道随机不平度输入．在MATLAB／SIMULINK环境中仿真了在磁浮轨道随机路面激励下车辆的时域动态响应，分析了车辆随机振动对采用激光三角法测量位移的精度影响．仿真结果表明车速10km／h时的测量精度满足实测时所要求的0．1mm．     

新型中低速磁浮车辆振动传递特性研究

随着磁悬浮技术的飞速发展,一系列问题随之而来,其中磁悬浮车辆的振动问题是无法忽视。为了优化某新型中低速磁悬浮车辆的振动传递问题,本文建立了新型中低速磁悬浮车辆刚柔耦合模型;考虑车体弹性模态,采用扫频激励法,研究了磁浮车辆在不同激励模式下,在不同的振动传递路径下,车辆悬挂参数以及车下设备悬挂参数对振动传递的影响,以及有源设备振动对车体振动的影响,并分析了新型中低速磁浮车辆的动力学表现;结果表明,新型中低速磁悬浮车辆主要振动频率有2.6 Hz, 9.2 Hz、12.1 Hz和17.4 Hz等;优化垂向减振器阻尼等悬挂参数能够较好地抑制车体振动以及获得更好的动力学性能表现,减小车下设备悬挂刚度可以抑制车下有源设备的振动传递。     

高速磁悬浮车辆复合板抗冰雹冲击动力响应研究

为解决高速磁悬浮的抗冲击问题,建立了磁悬浮列车车身夹芯复合板的有限元模型和冰雹的SPH粒子模型,利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA,模拟了列车高速行进过程中车身复合板遭受冰雹冲击的动力响应及损伤破坏问题.通过分析研究,给出了不同冲击速度下的复合结构的应力、应变计算结果,同时给出了冲击破坏模式.结果表明采用SPH方法模拟冰雹冲击行为具有合理性和准确性.      

德国电磁型磁浮列车40年回顾

回顾了德国电磁型磁浮列车40年的发展历史，介绍了德国MBB公司1971年开发的世界上第一列磁浮示范列车。及后续开发的Transrapid系列磁浮列车系统技术。对目前电磁型磁浮列车的电磁支承和导向控制系统、线性电机推进系统及磁浮列车的高架轨道等磁浮列车关键技术进行了分析，并对磁浮运输系统的未来做了展望。     

Vibration Analysis of a Simply Supported Beam Traversed by Uniform Distributed Moving Load

Considering the engineering background of some transportation system like maglev, vertical vibration of the simply supported beam is investigated. The length of the vehicle is assumed to be longer than the beam span. The model of moving distributed load with constant speed is established .The beam can be taken as Euler-Bernoulli beam model and the right side of the control equation is simplified by using a moving status function. Duhamel integral and mode superposition method is used to solve the dynamic behavior of the beam. In this aspect deflection and acceleration are included. The results of different parameters such as the span of beam, velocity of load and ratio vehicle-Beam masses are compared. All results show that the dynamic response of the beam is tied up with these factors: the frequency of the beam, the moving frequency of the load and the ratio of vehicle-beam mass.     

高速磁浮线路圆曲线参数取值研究

磁浮线路设计理论与技术的研究是磁浮关键技术研究中的重要内容.本文结合已有研究成果,运用行驶动力学理论,对不同速度、横坡、纵坡等条件下的线路平、竖圆曲线参数进行了计算研究,得到了一系列结合线路具体技术条件的参数合理匹配取值,本文的研究结论对制定高速磁浮线路设计标准具有一定的参考价值.     

磁浮交通系统线路缓和曲线参数取值方法研究

磁浮列车是21世纪极具竞争力的无接触地面轨道交通工具,研究磁浮交通线路技术,对线路选线具有重要意义.本文在研究德国技术资料基础上,结合我国实际情况,应用行驶动力学理论,考虑工程技术条件,对平、竖缓和曲线长度及参数匹配关系进行了量化研究,得到了一系列结合线路条件的合理匹配取值,可为完善高速磁浮线路设计标准提供理论依据.     

Design of relative position sensing system for high-speed maglev train

In the high-speed maglev system, accurate real-time information of the train position is essential for stable, safe and efficient train operation. To detect the relative position of the high-speed maglev train from a reference position, a location method based on long stator slot detection was proposed. Besides, a prototype system has been successfully developed. The hardware structure of the system, as well as its working principle was described. Moreover, a subdivision algorithm for calculating the pole location angle signal was elucidated. Experiments show that the proposed method is feasible. The technical indexes of the detection system satisfy the requirements of the vehicle operation control system. The relative position sensing system can be put into practice.