称重传感器夹具动态特性分析(修改)

针对称重传感器误差标定装置中传感器夹具发生受迫振动问题,采用基于模态叠加法的谐响应分析技术,对传感器夹具的动态特性进行了研究。基于模态、谐响应分析理论,求解得到称重传感器夹具的动态响应特性。研究结果确定了对称重传感器夹具动态性能影响最大的模态频率,并将仿真结果与模态试验数据进行了对比;经过谐响应分析得到了夹具正常工作状态下夹具材料力学性能与谐振频率之间的关系。研究结论可为称重传感器夹具的优化设计提供一定的理论参考。     

正交异性钢桥面车轮横向位置识别

车辆经过正交异性钢桥面（Orthotropic Steel Deck，OSD）时的车轮横向位置对其疲劳细节分析以及桥梁动态称重系统（Bridge Weigh-In-Motion，BWIM）识别精度至关重要. 针对OSD桥梁局部荷载效应显著的特性，提出了基于BWIM系统中传感器所采集的响应信号来识别过桥车辆横向位置的有效方法. 首先，建立OSD桥梁的有限元模型，并通过标定试验进行验证，然后提取其纵肋横向分布影响线 . 最后，基于横向分布影响线和最小二乘法，建立 OSD中 U肋理论与实测响应的误差方程. 为了验证该方法的准确性和适用性，建立了基于Ls-dyna的车桥耦合振动模型，探究了车辆状况（包括车辆速度、车轴数目和车轮横向位置）以及车轮与桥面接触面积的影响. 模拟分析表明，该算法识别精度对车辆状况的鲁棒性好，针对不同车辆速度、车轴数目和车轮横向位置，其识别精度最大平均误差分别为 9 mm、4.6 mm、12.5 mm，并明确了车轮与桥面接触宽度宜选择为200 mm. 在此基础上，开展实桥试验进一步验证该方法的有效性，结果表明，提出的方法能有效识别 OSD过桥车辆的横向位置，且识别精度较高，适用范围广.     

桥梁动态称重技术在中小跨径混凝土 梁桥上的适用性研究

为准确了解桥梁动态称重(BWIM)技术在不同类型桥梁上的适用性,从而为BWIM技术选型提供理论依据,针对我国应用范围最广的中小跨径混凝土梁桥开展了BWIM系统测试精度和稳定性的研究.首先基于公路桥梁通用图集建立了典型截面和跨度的梁桥模型,利用数值仿真方法获得了不同加载工况下车辆和桥梁的动态响应;然后利用经典BWIM方法计算了车辆总重和轴重及其识别误差;最后利用参数分析方法研究了桥梁跨径、截面类型、车辆类型、传感器测点位置、路面平整度、测量噪声、行驶速度等重要因素对识别效果的影响.研究发现:在不同跨径和截面类型的桥梁及各种复杂工况下,利用BWIM技术均可以获得理想的总重识别效果;而在轴重识别方面,桥梁跨径越小,识别效果越佳;另外,空心板桥具有更好的识别精度,T梁桥次之,小箱梁桥最次;路面平整度的劣化和输入信号噪声可能对BWIM系统的轴重识别效果产生不利的影响,实际应用中维护路面平整和控制输入噪声对于获得可靠的车辆称重结果具有重要的意义.     

适用于随机车流的二维桥梁动态称重应用

为解决桥梁动态称重（Bridge weigh-in-motion,BWIM）中多车共存时的轴、总重识别难题,基于桥梁的二维（2D）结构特性,考虑车辆的横向位置,提出了一种2D-BWIM算法. 该算法仅利用移动车辆所在车道下方的梁底响应信号以及结构梁底影响线来计算轴重,利用横向分布系数的概念将轴重分配至各片梁上. 桥梁每...     

光纤高速汽车动态称重系统

以电学测量为基础的动态称重系统多存在抗干扰能力弱和稳定性差等不足,采用稳定性好的光学测量技术可以弥补电学测量的不足。利用弯板式称重板进行移动车辆轮轴荷载称量和高速光纤光栅解调仪进行称重板应变测量的方法,结合汽车车辆的轮轴特性,从材料选用、结构设计、数据采集分析系统的软件设计等方面进行深入分析,研制了一套利用光纤Bragg光栅和高速动态解调仪实现弯板式高速动态汽车称重系统(WIM)。经与已知轴重和总重的车辆进行现场实测对比检验了系统的精度,满足ASTM E1318标准的要求,与商用称重系统进行实测结果的统计对比验证了系统的实用性。实际验证结果表明:该高速动态称重系统可用于对桥上自由运行车辆轮轴重、总重、车辆速度和轮轴间距等参数的采集,为公路桥梁车辆荷载研究提供必要手段。     

适用于中小跨径桥梁频率识别的移动检测车辆参数研究

为了实现对大规模中小跨径桥梁群体的快速检测,提出了一种参数可调的移动检测车辆,并通过理论推导、试验验证和参数分析对车辆参数的合理取值进行研究. 首先,通过车-桥耦合振动理论推导出“拖车-双挂车”过桥振动响应的解析解;其次,利用有限元模型和车桥耦合计算程序的数值计算结果,以及一座简支梁桥的现场试验结果对理论解析解进行验证;最后,基于推导的理论解析解进行参数研究,分析了检测车辆的动力参数、车速以及桥梁参数对间接法识别精度的影响. 结果表明：当车桥频率比在0.8~0.9（或1.1~1.2）之间变化时,桥梁频率识别效果较好;在利用间接法进行桥梁频率识别时,建议移动检测车辆的车速不宜取太大;根据桥梁的截面面积、截面形状和跨度对检测车辆参数进行合理的选取,可提高桥梁频率识别的准确性. 研究结果可为基于车辆响应的桥梁频率间接识别提供参考.     

速度与加速度对车辆电容称重传感器性能影响

针对传统车辆称重装置存在的不足,开发了一种车辆电容称重装置,其核心部件电容称重传感器,根据电容变化情况反映出车辆载荷大小.文章中从结构设计、称重原理对车辆电容称重(装置)传感器作了介绍,重点讨论了动态性能测试过程,并从理论上加以分析,测试分析得到了称重结果与速度及加速度无关的结果.该装置不仅适用于静态测量,同时适用于动态测量.     

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。     

大跨连续梁桥车桥耦合振动响应研究

为研究大跨连续梁桥车桥耦合振动响应,基于结构动力学基本原理,结合桥梁设计规范,建立五轴重卡车辆和大跨连续梁桥动力学方程;通过车桥耦合几何和力学条件,组建车桥耦合时变矩阵,并考虑空间路面不平度影响,通过自编程序,开展敏感参数下大跨连续梁桥动力响应和冲击系数影响研究。结果表明：在各敏感参数下,桥梁冲击系数计算值普遍大于规范值,建议应重点关注敏感参数对大跨连续梁桥的动力响应,相关研究可为此类桥梁安全运营提供参考。     

动态称重系统在治理超限超载中的应用

根据我国治理超限超载车辆的实际情况,对比静态称重和动态称重的特点,本文提出以动态预检测为手段以提高检测效率、减少滞留车辆的延误时间,从实例中分析动态检测系统的原理和结构,介绍动态称重的优点。     

基于静动力测试的多跨预应力连续梁桥承载力评估

建立了基于静动力测试的既有预应力混凝土梁桥的承载力评估方法.该方法主要包括实桥环境振动实验和汽车荷载静载试验、桥梁有限元建模、有限元模型参数修正、模拟汽车荷载的数值加载分析等步骤.利用该方法评估了107国道深圳松岗高架桥九跨预应力连续箱梁桥的承载力,结果表明:该桥边跨满足设计荷载的使用要求,但中跨的承载力严重不足,需要对桥梁结构进行加固.     

公路连续梁桥在横向多车作用下的振动响应研究

为研究横向多车作用下连续梁桥的振动响应,通过ANSYS建立公路连续箱梁桥的三维实体有限元模型,采用三维整车模型模拟三轴自卸汽车,引入路面不平顺的激励作用,建立多车车桥耦合振动方程.采用自编Matlab程序对横向并排两车、纵向前后两车及单车工况下桥梁的振动响应进行对比研究.结果表明:横向两车工况下的冲击系数与单车工况下的冲击系数接近,且为单车工况结果的0.4～1.3倍;纵向两车工况下的冲击系数绕单车工况下的冲击系数上下波动,且为单车工况结果的0.037～43.887倍.多车工况下的桥梁振动响应与车速、桥跨、车辆间距、路面等级等多种因素有关.     

基于随机有限元法的非机动车钢桥摩擦型高强螺栓可靠性分析

摩擦型高强螺栓连接是实现全拆装非机动车钢结构桥梁快速装配化建设的重要构件之一。为研究非机动车钢结构桥梁高强螺栓连接的可靠性能,首先,采用有限元方法建立高强螺栓数值模型,并对模拟方法进行了准确性分析;其次,在此基础上,利用响应面随机有限元法研究了随机变量对高强螺栓结构性能响应的影响,通过随机车流程序计算了非机动车桥梁荷载效应;最后,利用可靠度设计方法研究了钢板梁高强螺栓的抗力分项系数。结果表明：随机变量变异性对高强螺栓不同目标性能有不同程度影响,非机动车荷载作用下的钢桥高强螺栓设计承载力要稍高于现行规范理论公式计算值。     

基于粒子群算法的N类货车转向梯形机构优化

采用粒子群优化数值求解法,通过比较N类货车转向时其前桥内、外侧车轮转角的理想函数和实际函数关系,引入相对误差和加权因子,建立梯形机构优化理论模型,确定约束和设计变量,在计算软件MATLAB中实现数值求解流程,得到全局当前最优值.用于某车型的实际算例,得出优化结果.为N类货车转向梯形优化提供了有效方法和途径.     

基于改进损伤算法及MCMC车流模拟的 混凝土桥梁疲劳寿命预测

基于改进损伤算法及多车道精细车流模拟,提出一种新的混凝土桥梁疲劳寿命的预测方法.改进损伤算法将每一次循环造成的损伤计入S-N曲线,对疲劳荷载作用下材料的S-N曲线进行了修正,使得材料疲劳寿命预测结果更贴近真实状况.采用马氏链蒙特卡洛模拟法(Markov Chain Monte-Carlo,MCMC),考虑车流中相邻车型及车道的相关性,生成多车道精细车流.分别通过一组钢筋混凝土梁及一组预应力混凝土梁多级变幅疲劳试验对改进损伤算法的准确性进行了验证.介绍MCMC多车道随机车流模拟的具体流程,并提出基于改进损伤算法及多车道随机车流模拟的混凝土桥梁疲劳寿命预测方法.最后,以某高速公路实测交通流数据与一座跨径为20 m的简支T梁桥为例进行分析.结果表明:5组试件预测误差较常规损伤算法均有明显降低,除两根预应力混凝土梁预测误差较大(53％～56％)外,其余3组试件误差较小(小于8％),表明改进损伤算法可用来预测混凝土桥梁的疲劳寿命;实例分析中,简支T梁桥各主梁应力幅谱呈现多峰分布的特征,与车辆荷载分布特征相似,验证了模拟的合理性;根据改进损伤算法预测,当年交通量增长率(Average Annual Growth Rate,AAGR)为0时,该T梁桥的疲劳寿命为77.50年,不满足设计使用年限要求.AAGR为3％时,疲劳寿命为52.49年,较AAGR为0时下降32.27％.     

部分预应力混凝土连续梁桥施工过程中梁体纵向缩短的原因分析

广深准高速铁路在运营过程中发现线路多座部分预应力混凝土连续梁桥出现不同程度的梁体纵向缩短、支座偏移的病害,增大了设备维护部门日常维修养护工作量和难度,并形成安全隐患。结合广深铁路石龙大桥连续梁的观测和实验,采用桥梁博士中杆系有限元法模拟实际的施工过程,研究分析了施工过程中梁体纵向缩短的原因。通过计算分析得出:施工中移动挂篮、浇筑梁段和张拉预应力筋对梁端的缩短影响甚微,体系转换才是促使梁体纵向缩短的主要因素。     

地震波影响下的滑行道桥仿真建模

针对滑行道桥在地震波作用下的动力响应问题,开展有限元仿真建模研究.通过理论计算确定模型工程参数,使用内嵌连接器等价简化不同部位之间的连接方式,以建立地震波影响下的机-桥耦合模型.通过移动荷载仿真结果与实测数据校对,验证了模型准确性.输入地震波,对比滑行道桥仿真计算应力应变和结点位移的变化趋势与理论分析结果,二者变化趋于一致,表明建模参数设定准确有效、模型简化得当,且适用于地震波影响下的滑行道桥安全通行能力研究,为进一步研究滑行道桥在地震波影响下的力学性能分析提供依据.     

基于微加速度传感器的高速动态车辆超载检测

针对动态车辆超载检测,基于微加速度传感器建立了一种新型的高速动态超载检测方法.桥梁采用简支梁模型,车/桥相互作用模型化为两个具有固定间距点力匀速通过桥面,系统分析了两点力情况的桥梁振动,建立了两点力情况下桥梁振动与力的函数方程,从而奠定了基于微加速度传感器的实际车辆超载检测的理论基础.同时利用先进微传感器搭建了高速超载车检测试验平台,进行了传感器安装位置选择的研究.理论仿真和试验结果证明,该方法可以较准确地进行高速动态超载车辆的检测.     

龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程. 然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统动力响应. 数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响. 结果表明：桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用 . 当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.