匀加速行驶车辆与桥梁耦合振动的分析方法

为了分析匀加速行驶车辆与桥梁的相互耦合作用,在重点考虑了移动车辆的牵连惯性力及其行车加速度对桥梁竖向振动作用的条件下,建立了匀加速移动的四自由度车辆模型与桥梁耦合振动微分方程;利用有限元的求解方法,在匀加速移动车辆的初速度和加速度2个运动参数变化情况下,得出了桥梁的动挠度响应规律。数值分析表明:车辆初速度和行车加速度对桥梁动力系数影响较大;随初速度的增大,桥梁动力系数增大;随加速度的增大,桥梁动力系数先增大、后减小,存在一个最值区域。     

基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试

目前基于动挠度测试的混凝土梁桥承载力评定方法尚不完善,为了给现役桥梁的实际承载能力准确快速的评定提供科学准确的依据,客观地反映桥梁的实际运营状况,通过理论推导与室内试验相结合的方法研究了基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试。对于梁体激振源的振动频率、振动幅值、吊锤重量及钢丝绳长度4个变量,通过固定其中3个变量不动,改变其中1个变量,对比分析梁体动挠度与吊锤动挠度之间的关系,再与所推导公式对比分析。结果表明:基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试不仅与吊锤的质量、简谐荷载作用的时间有关,还与作用于梁体激振源的振动频率、振动幅值及钢丝绳长度有关。可见研究结果对基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试研究具有一定的实用性,为采用将测量装置置于测点处悬挂的重物下方来测量桥梁结构动挠度的方法提供一定的理论指导。     

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.     

铁路预应力混凝土简支梁桥动力性能试验研究

本文研究了某跨度7×16m的铁路预应力混凝土简支梁桥的动力性能。由试验列车以不同速度经过桥梁,通过现场动载试验,测量了在DF10D单机通过时桥梁的频率、阻尼比、跨中动挠度、跨中横竖向振幅,横竖向加速度及桥墩横向振幅,桥墩横向加速度等动力指标,并根据现行桥梁检定标准,对桥梁的安全性能进行了评价。     

车桥耦合振动的非平稳桥面激励的模拟

目的推导非平稳桥面激励的瞬时功率谱表达式,研究一维单变量非平稳桥面激励的生成方法,并分析非平稳桥面激励对车桥耦合振动系统的影响.方法基于经典Wigner谱理论,采用频谱表示法生成一维单变量非平稳桥面激励随机过程,并用改进Littlewood-Paley小波验证非平稳桥面激励数值模拟结果的有效性.结果车辆变速行驶所引起的桥面不平顺激励非平稳特征明显,其数值模拟结果的时变功率谱与理论功率谱吻合较好,充分说明了文中非平稳桥面激励生成方法的有效性和实用性.结论车辆行驶速度对桥面不平顺激励的幅值影响较大,匀速行驶的桥面激励幅值上下波动幅度大小接近,而减速行驶的桥面激励幅值变小,加速行驶的桥面激励幅值变大.非平稳桥面激励的车辆和桥梁振动响应大于平稳激励;相同的初始速度,车辆和桥梁的振动响应不随车辆加速度的提高而增大;相同的加速度,车辆振动响应随初始速度的提高有较大的波动,桥梁振动响应随初始速度的提高而增大;为保证桥梁运营安全和车辆乘坐的舒适性,应避免在桥上加速行车,特别是较大跨度的桥梁,其跨径越大,非平稳激励的车辆和桥梁振动响应就越大.     

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。     

基于不同载重与车速的简支梁桥动力响应

采用振型分解法求解车桥耦合振动方程,分析简支梁桥在不同载重和车速作用下的动力响应.车辆采用1/2车模型,简支梁桥采用欧拉梁,建立车桥耦合振动方程,运用Ansys软件,得出简支梁桥跨中挠度变化曲线.结果表明,车辆载重的增加导致桥梁跨中挠度增加,车辆标准载重及车辆超载100%时跨中挠度分别为0.028,0.049 m.随着车辆速度增加,简支梁桥跨中挠度在车速60 km/h时达到峰值,此时桥梁与车辆产生共振.     

基于十自由度车辆模型的汽车平顺性分析

通过建立十自由度车辆动力学模型,对汽车平顺性进行分析.运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性,并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准.通过Matlab/Simulink对车辆振动特性进行仿真,讨论了轮胎刚度和动力总成悬置刚度对平顺性的影响.结果表明,两者...     

基于加速度多重基线校正的移动车辆下桥梁动位移间接测量方法

针对桥梁荷载试验中传统的动位移直接测量方法设备仪器安装复杂、操作难度大代价高、甚至在特殊条件下难以实现等问题，以现有相关研究成果为基础，提出一种基于实测加速度动静分离和多重基线校正策略的桥梁动位移间接测量方法。通过对加速度数据进行基线校正消除其整体偏移误差，利用快速傅里叶变换滤波消除高频噪声干扰，动静分离得到准静态和自由振动响应并分别积分后叠加。考虑动静响应特征差异提出一种新型多重基线校正方法，实现了趋势项误差的有效消除。基于所建立的位移估计方法框架和流程，通过20~40km/h多种车速下实桥现场动载试验获得的加速度和直接法动位移测试数据，对本文方法进行了试验验证。动位移估计值与直接测试值时程曲线吻合程度良好，峰值相对误差1.68%~5.29%，表明所提出的动位移估计算法具有较高的精度和工程适用性。     

公路桥梁冲击系数的测试与分析研究

以电阻应变片和机电百分表作为检测元件,利用动态信号测试分析系统对桥梁进行动载检测,根据实测动应变和动挠度数据分析计算公路桥梁的冲击系数,测量结果准确反映了车辆动载荷对被测桥梁结构的冲击效应.     

大跨度钢斜拉桥主梁监测挠度的评估与预警

在南京长江三桥长期监测数据的基础上,提出了一种基于统计理论的钢斜拉桥主梁挠度的长期趋势评估和动态预警设置方法.首先,分析挠度随温度的变化特征,选取夜间0:00-1:00时段的挠度数据,剔除车辆荷载的影响,并考虑整体升降温作用,进而得到恒载挠度评估指标的基准值.其次,采用线性适度模型和基于实质的灰色关联度法对挠度进行评估,以2007~2010年的数据为例,结果表明:本文的评估结果与长期变化趋势一致,挠度变化趋势有助于指导桥梁结构病害的进一步检查.最后,基于一定保证率建立桥梁跨中挠度黄、红两级预警线,考虑交通量变化及累积损伤带来的影响,设置动态预警线.通过2008年雪灾前后状况和交通量增长情况两个示例进行检验,结果表明:本文设置的动态预警线不仅能有效地应用于桥梁正常运营或突发状况,还能根据桥梁的实际状况实现同步更新.     

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离,进而建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线,最后利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明：所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。     

动力指纹线方法在车桥共振分析中的应用

铁路桥梁的动力行为（动挠度、动加速度）是桥上高速列车运行安全控制的重要指标之一。为此,基于列车动力指纹线和桥梁动力指纹线的概念,将列车激励简化为一组移动集中力,从理论上推导出了列车动力指纹线的数学表达式,提出了简支梁跨中竖向最大加速度的简化计算方法,据此得到车桥发生共振时列车速度,从而可以快速计算简支桥梁的动力行为。通过实例验证了文中方法的可行性,并分析了车桥共振的发生机理、影响参数,以及桥梁加速度计算时高频成分的影响。     

基于动力特性的大跨度轨道斜拉桥静活载预拱度设置分析

针对大跨度轨道专用斜拉桥预拱度设置问题,兼顾结构功能及变形与乘坐舒适性,提出静活载预拱度系数取为-0.7。依据工程实例,进行桥梁自振特性及动力响应分析,得到基于动力响应的静活载预拱度设置方法。竣工荷载试验表明,静活载预拱度按静活载所产生挠度的0.7倍反向设置,桥梁结构满足要求。经数值模拟,轨道列车横向加速度小于0.6 m/s~2,竖向加速度小于1.0 m/s~2,总体舒适性及瞬时舒适性较高,验证了预拱度设置的合理性。     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

桥梁动挠度计算速度积分方法

提出数值积分的方法,利用二次插值法把两个采样周期的速度值拟合成速度函数,对此速度函数在第一个采样周期内进行定积分,获得桥梁在此时间段内的振动位移．该方法实现了从磁电式速度传感器中导出桥梁的动挠度信号．试验结果表明,该积分方法具有较高的实时性和准确性．     

基于水工标准反应谱的人工地震动合成及其校正

给出了进行水工建筑物抗震设计时,根据水工标准反应谱合成人工地震波及修正方法,为了消除人工波中残余长周期分量的影响,通过利用最小二乘法拟合原始加速度均值,利用加速度均值对人工地震动加速度进行校正,纠正了位移时程的漂移.     

拱的挠度理论分析

通过对拱的平衡微分方程受变形影响的研究,推导出抛物线无铰拱的挠度理论计算公式,并与弹性理论的计算结果比较,说明变形对大跨径拱桥的内力影响不可忽视。对于大跨径拱桥,弹性理论计算已不能正确反映拱结构真实受力情况,应按挠度理论分析计算。     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明：部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。