基于递归奇异能量指标的板梁桥铰接缝损伤识别方法

为实现板梁桥铰接缝损伤的定量定位识别,提出了一种基于递归奇异能量指标的损伤识别方法:首先将待测桥梁各相邻梁体的竖向冲击振动响应进行交叉递归分析并得到无阈值交叉递归矩阵,其次对各递归矩阵进行奇异值分解以进一步提取损伤特征,最后对奇异值求取能量(递归奇异能量指标(recurrence singular energy index,RSEI)),进一步建立了基于该指标的铰接缝损伤识别方法,并对其适用性进行了分析。结果表明:RSEI指标对板梁桥铰接缝损伤较为敏感,所提方法仅在板梁桥跨中布置一排传感器即可实现铰接缝平均损伤程度的定量识别,并可实现损伤铰缝的定位,识别效果良好;铰接缝损伤位置、损伤个数及噪声对识别结果的影响极小,冲击位置会对识别结果造成一定影响,但识别效果在可接受的范围之内;应用RSEI指标开展板梁桥铰接缝损伤识别时,建议将冲击位置设在边梁跨中,可避免冲击位置对识别结果造成的影响,取得更加理想的识别效果。

基于简化模型的铁路简支梁桥横向振动分析方法

为解决铁路简支梁桥横向车桥耦合仿真分析方法效率低下的问题,提出考虑桥墩影响的铁路简支梁桥横向振动简化模型和分析方法。首先将列车横向激励简化为移动蛇形力,将桥梁横向简化为弹性支承梁;其次推导弹性支承梁在移动蛇形力作用下的振动解析解并分析共振消振条件;最后将简化分析方法与既有车桥耦合仿真分析方法得到的结果进行对比,以验证该方法的正确性并对其适用性进行探究。结果表明:该方法得到的桥梁横向振动随相关参数的变化规律与既有车桥耦合仿真分析方法一致,同时大大提高了分析效率,具有一定实用价值。

考虑碰撞效应的铁路连续梁桥MTC减震体系地震响应研究

为提高连续梁桥抗震性能,提出可临时锁定梁体和活动墩的分阶段适时连接控制(MTC)装置。建立一座铁路连续梁桥有限元模型,研究碰撞效应对MTC装置减震效果及活动墩受力的影响并分析原因,探讨MTC装置在铁路连续梁桥上的适用性。结果表明:考虑碰撞效应后,MTC装置的减震效果有所降低,但仍可有效减小梁端位移和固定墩地震响应;碰撞效应在伸缩缝处产生碰撞力,MTC装置可显著降低碰撞力并减少碰撞次数,起到保护伸缩缝的作用;连续梁桥应用MTC装置减震时,是否考虑碰撞效应对活动墩地震响应影响极小。

多阶适时控制连接装置设计参数分析

为明确MTC装置力学性能及设计参数影响的一般规律,针对力学性能开展拟静力试验研究,并采用有限元模型进行验证分析,在此基础上基于正交试验设计开展MTC装置初始刚度参数影响显著性分析,并探究MTC装置初始刚度在显著性参数影响下的变化规律。结果表明,考虑装配间隙调整后有限元与试验所得连接刚度较为一致,所建有限元模型可反映MTC装置连接刚度实际变化情况;MTC装置初始刚度参数影响显著性顺序为耗能挡板高度、厚度、短底边长度、长底边长度、挡板间距;耗能挡板高度、厚度及短底边长度为影响MTC装置初始刚度的显著性参数,利用MTC装置进行连续梁桥抗震设计时可适当改变三者取值对装置初始刚度进行调整,以实现理想减震效果。

多阶适时控制连接装置性能试验及应用研究

针对多阶适时控制连接(MTC)装置,开展连接刚度计算和性能试验研究,并以某7跨连续梁桥为研究对象,运用ANSYS软件建立有限元模型,通过非线性时程分析,研究考虑行波效应时MTC装置对连续梁桥的减震效果。结果表明:不同程度地震动作用下,MTC装置可进入弹性、弹塑性、塑性、滑移的工作状态;MTC装置具有良好的滞回特性、耗能能力、承载能力及连接限位能力,其滞回曲线呈较为饱满的梭形,最大等效黏滞阻尼系数大于0.2,可承受300 kN以上荷载,且在加载过程中可提供一定连接刚度;不同程度地震作用时3种不同视波速下配备MTC装置的连续梁桥固定墩墩底剪力、弯矩及梁端位移的地震响应降低程度均在50%以上,MTC装置可明显提升连续梁桥结构的抗震性能;地震动视波速对MTC装置在连续梁桥中应用时的减震效果具有一定影响,长联大跨度连续梁桥应用MTC装置进行减震时有必要考虑行波效应影响。

不同墩高铁路连续梁桥 MTC装置减震适用性研究

为明确不同墩高铁路连续梁桥多阶段适时控制连接(MTC)装置减震适用情况,基于其工作原理,以某(75+2×120+75)m铁路连续梁桥为分析对象,采用ANSYS软件建立4种地形下不同墩高连续梁桥有限元模型。分别开展四类场地条件下墩高变化对减震效果、梁体内力及活动墩受力影响分析,探究MTC装置减震优化措施。结果表明:四类场地条件下,不同地形连续梁桥采用MTC装置减震多数情况下均可取得理想减震效果;MTC装置发挥作用时可降低梁体轴力,小幅改变梁体受弯状态,但不会对梁体结构安全产生不利影响;对于个别高墩连续梁桥减震效果不理想情况,可采取调整MTC装置限位刚度的措施增强其减震效果;此外,可通过调整I区限位刚度占比降低活动墩地震响应。

MTC装置布设方案对铁路连续梁桥减震影响研究

为减轻不同地震力大小下连续梁桥固定墩损伤,提出地震发生时可临时锁定梁体和活动墩的分阶段适时连接控制装置(MTC)。为便于其在中小跨铁路连续梁桥上的应用,需明确布设方案对MTC装置减震性能的影响,进而得到装置最佳布设方案。基于MTC装置工作原理,对连续梁桥MTC减震体系地震响应进行理论分析,以某小跨铁路连续梁桥为例,开展MTC装置布设位置和布设数目对其减震效果影响的仿真分析,并与理论分析结果相互验证。结果表明:MTC装置可有效降低梁体位移及固定墩响应;布设数目相同时,减震效果及桥梁整体响应基本不受布设位置影响,可将MTC装置布设在距固定墩较远的活动墩上,以获得最佳减震效果;建议布设数目大于活动墩数目的1/2,在取得较优减震效果的同时可不过多增大活动墩响应;布设数目对连续梁桥整体地震响应有所影响,具体影响情况与地震波频谱特性相关。

非一致激励时不同梁长连续梁桥IFA装置减震适用性分析

为明确IFA装置在不同梁长连续梁桥中的减震适用性,利用ANSYS建立有限元模型,进行非一致激励作用下不同跨度和不同跨数连续梁桥IFA装置减震的非线性时程分析,得到IFA装置减震效果及滑动墩地震响应的变化规律。研究表明,非一致激励作用下IFA装置在不同梁长连续梁桥中具有较强的减震适用性,连续梁桥跨度与跨数变化对其减震效果有所影响,影响效果与地震动视波速及连续梁桥梁型相关,为使不同连续梁桥中的IFA装置均能达到理想减震效果,需对其布设方案进行适当调整;非一致激励作用下布设IFA装置的连续梁桥各墩地震响应分配存在差异,连续梁桥跨度越大、跨数越多,各墩地震响应分配差异越明显。

行波效应下墩高对连续梁桥IFA装置减震效果的影响

根据惯性力激活减震装置(IFA)的工作原理,建立了不同墩高连续梁桥减震有限元模型,分析了行波效应下IFA装置的减震效果及各桥墩地震响应分配的变化规律。结果表明:行波效应下等高连续梁桥与非等高连续梁桥利用IFA装置减震均可取得理想效果,且墩高变化对等高连续梁桥中IFA装置减震效果的影响程度大于非等高连续梁桥;行波效应下2类连续梁桥各桥墩地震响应分配的不均匀程度均随墩高的增大逐渐降低;墩高为19~24 m时等高连续梁桥利用IFA装置减震效果较差,须结合地震动频谱特性及连续梁桥振动周期进行分析,调整IFA装置布设方案。

基于随机车流-桥梁耦合振动的板梁桥铰接缝裂缝扩展分析方法

为明确公路空心板梁桥铰接缝在随机车流荷载长期作用下的裂缝扩展情况,提出一种基于随机车流-桥梁耦合振动的铰接缝疲劳裂缝扩展分析方法:首先,基于Monte-Carlo法建立随机车流模拟模型;其次,将随机车流荷载作为外部激励,并结合车桥耦合理论,建立随机车流-桥梁耦合振动分析模型;最后,基于Paris疲劳裂缝扩展模型,开展铰接缝裂缝扩展行为分析。以一座公路空心板梁桥为分析对象,进行缝裂扩展规律探究,结果表明:空心板梁桥铰接缝裂缝在随机车流作用下的扩展形式以下缘混凝土轴拉疲劳开裂为主;实际工程中,应重点关注与行车道中心线较近的铰接缝健康状况,其次应关注距超车道与行车道的总中心线较近的铰接缝状态;铰接缝裂缝的扩展速度随车重、超载车辆数目及初始裂缝高度增加而加快。