浪流联合作用下箱型主梁水动力特性分析

为分析不同工况下箱型主梁水动力特性的变化规律,采用孤立波与海流联合模式模拟计算了极端海况。以某沿海近岸大桥为模型,利用Fluent仿真软件,结合SST k-ω湍流模型和VOF方法,对波流与桥梁结构在各种工况下的相互作用进行了数值模拟计算。通过绘制受力时程图、气液分布图、水质点速度云图等,对箱梁水动力特性进行了分析。结果表明:随着正向相对流速的增大,箱梁所受水平波浪力峰值逐渐增大,而竖直力峰值逐渐减小,且峰值对应的时间提前;同时,随着波高的增加,箱梁在水平方向和竖直方向所受波浪力峰值呈增大的趋势,并且波浪冲击下,箱梁截面迎波面一侧的水位差增大,导致箱梁迎波面所受竖直方向的抨击力显著增强。

高铁箱梁桥顶板纵向加筋对其声振特性的影响

伴随着高速铁路箱梁桥的大规模建设,列车经过时引起的高架桥低频声辐射问题已成为限制其发展重要因素之一。为了缓解列车经过箱梁桥时的声辐射问题,有必要开展桥梁降噪措施研究。以高速铁路箱梁桥为研究对象,对箱梁桥顶板增设纵向筋板,采用多体系统动力学软件UM及有限元-边界元方法建立车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型和声学预测模型,对原结构箱梁桥和加筋板箱梁桥的振动加速度、辐射声功率、线性声压级和声场分布等进行分析,研究顶板纵向加筋对箱梁桥声振特性的影响。研究结果表明:增设纵向筋板后箱梁桥各个板件振动加速度都明显减小,在顶板处减幅最大;增设纵向筋板后箱梁桥的辐射声功率和声压级明显降低,降噪效果良好;其对桥上声场的降噪效果好于桥下和桥侧声场。

基于高面压分离式隔震装置的大墩高差连续梁桥试验与抗震分析

针对我国西南山区高烈度区大墩高差连续梁桥的抗震难题,提出在桥梁抗震设计时混合使用高面压聚氨酯支座与分离式隔震支座来调节桥墩之间的刚度差距。针对分离式隔震支座进行了一系列试验,研究了支座耗能构件单独工作及支座整体工作时的力学性能,并结合以往学者进行的高面压聚氨酯支座试验研究了新型隔震装置的力学性能。结果表明两种新型隔震装置合理搭配,具有良好的隔震性能与刚度调节能力。在试验结果基础上,采用Midas Civil进行建模,对位于我国西南山区某高速公路沿线的某座具有典型特点的实际桥梁进行有限元分析,结果表明该隔震装置对于大墩高差连续梁桥具有良好的减震效果。

高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

为有效控制高架轨道箱梁的振动,首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型,通过理论计算和数值仿真,分析动力吸振器的移频特性,对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计;然后对轨道-箱梁结构进行模态分析,通过振型贡献率确定结构的受控模态;最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型,探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明:动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度,进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制;根据振型贡献率,轨道-箱梁结构以2阶模态为控制模态进行减振设计;简谐荷载及移动荷载作用下,动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动,最大可减低3.2 dB。

基于NXWAVE和NASTRAN的挖掘机铲斗提梁的分析优化

利用NX软件的WAVE功能建立挖掘机铲斗提梁的参数化实体模型,并运用NX NASTRAN的有限元分析功能对提梁进行受力分析,对薄弱部位和冗余部位进行参数化更改。经过优化减轻了提梁重量,从而为物理样机的设计制造提供了依据。

近断层脉冲型地震动作用下考虑波动效应的梁桥破坏分析

在近断层地震动激励的初始阶段,输入地震动从结构底部以波动形式向上传播,然而波动效应对近断层脉冲型地震动作用下梁桥结构地震破坏过程的影响特征尚不明确。为此,利用数值分析方法对某三跨梁桥在近断层脉冲型地震动作用下考虑波动效应的破坏过程、破坏机理开展研究。研究结果表明,在近断层脉冲型地震动作用下,墩柱底部截面曲率发展较合理,梁桥墩顶支座抗震能力较强,梁桥桥台处容许剪切位移是桥梁结构的抗震弱点,因此,在近断层地区的梁桥桥台抗震措施设计中应保证具有充足的容许剪切位移。

爆炸冲击作用下不同材料箱型梁桥损伤分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用三阶段耦合方法模拟了爆炸作用下某实际钢筋混凝土小箱梁桥局部毁伤与整体毁伤过程,得到了在35kg当量炸药下箱型梁桥关键构件的破坏模式与损伤机理,研究了爆炸作用下不同目标材料对箱型梁桥的损伤影响。基于靶板最大位移公式,得到了爆炸冲击作用下不同箱型梁桥材料强度与损伤Y向位移比值之间的联系。结果显示:当炸药当量为35 kg时,箱形梁桥整体未出现倒塌,顶板毁伤最为严重,出现贯穿损伤,混凝土剥落严重,出现椭圆形炸坑;腹板与顶板交界处出现裂缝,模拟过程印证了冲击波爆炸时先在表面形成环状向外扩散,随后水平扩散至翼缘板边缘再开始向下蔓延的理论;随着材料强度不断提高,箱型梁桥损伤面积不断减小,箱梁稳定性也逐渐提高。

波浪与水下爆炸气泡脉动载荷联合作用下船体梁的响应特性

[目的]舰船在执行任务的过程中有可能因同时遭受波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用而使船体响应发生“叠加效应”,导致总强度的损失,因此需要探索水下爆炸气泡脉动与波浪联合作用时船体梁的动力响应规律。[方法]首先,采用理论分析的方法建立船体梁的简化模型,并对水下爆炸气泡脉动载荷与波浪载荷进行求解;然后,基于Hamilton原理,分别推导两端自由船体梁在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷单独作用及联合作用下的运动微分方程;最后,基于对运动微分方程的求解,分析船体梁的自由振动响应在与外载荷组合的3种工况下简化模型的运动响应。[结果]结果显示,在波浪载荷与水下爆炸气泡脉动载荷的联合作用下,船体梁的运动响应相比2种载荷单独作用时运动响应的线性叠加值增大了15%。[结论]所做研究可为舰船结构在联合载荷作用下运动响应分析的计算程序开发提供参考。

列车交会运行时简支箱梁与U梁振动特性分析

为探明列车交会运行时城市轨道交通简支箱梁与U梁的结构振动特性,为桥梁振动控制、结构选型提供理论依据,基于有限元和多体动力学方法,建立城市轨道交通三维车桥耦合模型,对比分析不同列车运行工况下简支箱梁和U梁的振动传递规律。研究结果表明:移动荷载作用下,桥梁结构振动响应以竖向为主,且随着速度增大而增大;列车单向运行与双向等速交会运行时箱梁结构局部振动频率基本相同,但单向运行时桥梁加速度响应幅值约为等速交会运行时的1/2,而等速交会时U型梁加速度响应幅值在部分频段内有一定衰减;进行箱梁振动控制时应重点关注腹板和翼板位置的竖向振动,而进行U梁振动控制时应重点关注底板处的竖向振动和翼板处的横向振动,列车交会频繁地段可增强箱梁底板和U梁中主梁底板处竖向振动控制;在对轨道交通中的高架桥梁选型时,宜根据现场实际工况进行结构稳定性和结构噪声影响等分析。

孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性

近海流线型箱梁主梁距水面较低时,气动特性极易受到极端波浪边界的干扰.为研究极端波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性,以孤立波浪模拟极端波浪,基于FLUENT软件,采用铺层网格技术建立了模拟运动孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性的数值模型;利用所建立并验证的数值模型研究了不同参数下运动孤立波浪边界对流线型箱梁气动特性(静气动力系数、涡量场以及平均压力系数和脉动压力系数分布)的干扰.分析结果表明:不同孤立波浪边界运动速度干扰下流线型箱梁气动特性明显区别于无波浪工况;随波浪边界运动,迎风角处剪切层方向相比于梁底转折角处(8°风攻角)及梁顶转折角处(-8°风攻角)剪切层方向变化明显;在运动孤立波浪边界干扰下,箱梁抖振响应会随风攻角幅值增大呈增大趋势.

钢箱梁焊缝无损测试有限元分析

在钢箱梁工程中,采用超声波声束检测装置可以达到测试出焊缝的强度同时又不破坏钢结构的目的。通过有限元数值模拟的方法来解释超声波声束检测装置的工作原理,并且通过数值计算的手段预测存在缺陷的焊缝与不存在缺陷的焊缝的压电传感器接收到不同的终端电压的时间。在求解弹性波方程时,采用非连续伽辽金有限元法以及时间积分法,使得求解过程更加收敛;静电问题通过使用分布计算的方法对代数方程系统在每个时间步长求解,构成一种高效内存的方法。

超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化研究

为了提高超长联连续梁桥的抗震性能,以某跨径布置为(60+11×86+60)m的预应力连续梁桥为工程背景,基于SAP2000建立有限元分析模型,采用绝对位移法模拟行波效应,对比研究了行波效应对超长联连续梁桥地震响应的影响,重点研究了超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化措施。研究表明:行波效应对墩底内力、墩顶位移、支座滑移和剪力,以及伸缩缝两端相对位移(碰撞效应)均存在不同程度的影响;超长联连续梁桥若只设置一个固定墩,会导致固定墩因进入严重的塑性变形状态而破坏,采用摩擦摆隔震支座可以显著优化固定墩地震响应,但无法改变伸缩缝处的碰撞效应;在摩擦摆支座的基础上加设黏滞阻尼器可大幅度减小伸缩缝两端相对位移,甚至可以消除碰撞现象。

SFCW干涉雷达用于高铁车桥耦合振动监测的实验研究

传统的高铁车桥耦合振动监测手段为位移计、加速度计、倾角仪等接触式测量手段,存在安装困难、工作效率低等缺点。地基干涉雷达是非接触式测量手段,体积小、安装灵活,可作为传统监测手段的一种有效补充。基于矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)搭建一套Ku频段的步进频连续波(stepped frequency continuous wave,SFCW)干涉雷达,与自主研发的Ka频段的调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)干涉雷达对比验证该系统微形变监测的可行性。实验对象为盐通高铁的32 m简支箱梁,实验用车为和谐号16节重联列车,运行速度为250 km/h。实验结果表明,两套雷达系统的动挠度测量结果相差0.013 mm,实测精度达亚毫米级。SFCW干涉雷达可以20 Hz的采样频率准确地测量桥梁的自振频率和强振频率,频谱测量精度达0.1 Hz,且SFCW干涉雷达的信噪比更高。

基于地基干涉雷达的高速铁路桥梁运营性能检定

目前应用最广泛的高速铁路桥梁检定方法为位移计、加速度计等接触式传感器,但其难以大量铺设,且工作效率低,每类传感器只能完成单一测量任务。而地基干涉雷达系统发射功率小、信噪比高、安装灵活,测量精度可达亚毫米级,一次测量即可完成多项桥梁参数检定的任务。利用矢量网络分析仪构建发射步进频率连续波信号的地基干涉雷达系统,对盐通高速铁路沿线的32 m简支箱梁桥进行实验。高速铁路检测车由310 km/h逐级提速至385 km/h,雷达系统可准确测量桥梁跨中的动挠度,进而分析其动力系数、挠跨比、强振频率、自振频率及阻尼比等参数。将仿真结果和拉线式位移计的实测结果与地基干涉雷达的实测结果进行综合对比分析,证明地基干涉雷达在高铁桥梁运营性能检定应用中的准确性和有效性。

跨海桥梁箱梁结构受波浪力作用试验研究

为研究近海桥梁箱梁结构在风暴潮和飓风波浪作用下的灾变毁坏问题,以平潭海峡公铁两用大桥的水文条件和结构参数为基础,开展1∶30水槽模型试验研究箱梁结构所受波浪力作用。考虑不同梁体高程、淹没深度和浪高参数对梁体波浪力的影响,分析不同波浪条件下梁体受到的波浪力特点,以及波浪力峰值在不同参数影响下的变化规律。研究结果表明:波浪力包含准静力和抨击力两种成分,当淹没深度较低时抨击力作用较大,并随淹没系数的增加而不断减小;梁体处于淹没状态时,梁体底部所受的浮托力作用大大减轻梁体的有效自重,在水平向波浪力和倾覆弯矩的联合作用下导致梁体的脱落破坏;当淹没系数为1.5时,箱型梁体所受的浮托力达到最大,梁体在此条件下最容易发生脱落。

板式橡胶支座滑动的地震响应分析

支座是桥梁中的支承部分,是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,板式橡胶支座常直接放置于墩顶,水平力传递完全靠接触面间的摩擦力作用,在地震作用下可能会发生滑动。通过建立单墩计算模型,对板式橡胶支座滑动的动力性能进行分析。为了克服由于板式橡胶支座滑动引起的梁体移位震害的不足,以一连续梁桥为研究背景,利用Midas软件进行了非线性时程反应分析,探讨目前板式橡胶支座桥梁所存在的问题,提出将梁桥中对称桥墩处改置一铅芯橡胶支座的地震位移控制方法。结果表明:该方法能够有效地控制支座以及其上梁体的地震位移,减少落梁震害的发生。

双层梁板桩基码头的波浪力计算

文章对沿海渔港码头采用双层梁计基结构型式，码头波浪力的作用情况通过模型试验进行综合分析，拟合了试验公式；提出了波浪上托力及水平力的计算方法，供工程设计估算使用。

无砟轨道-箱梁结构振动传递及参数影响分析

随着高架桥梁在轨道交通中的广泛应用,轨道交通引起的桥梁结构振动与噪声问题越来越引起人们的关注。以常见的无砟轨道-箱梁结构为研究对象,考虑常用的扣件、桥梁支座及CA砂浆性能参数,基于轨道和桥梁振动理论建立钢轨-轨道板-CA砂浆层-基座-桥梁系统空间实体振动分析模型,以轨道和桥梁结构的位移导纳为考核指标,分析振动在无砟轨道-箱梁结构中的传递,研究各关键参数对振动衰减的影响。计算结果表明:高速列车运行引起的10 Hz以内的低频振动衰减较慢,10 Hz以上的振动随着频率的增加衰减速度逐渐加快;桥梁腹板10 Hz以内的横向振动幅值约为竖向振动的10%,10 Hz以上两者振动水平相当;桥梁支座对桥梁结构低频振动有一定减振作用,而弹性扣件对中高频的桥梁结构振动有减振作用,CA砂浆层刚度对桥梁结构的振动影响较小;低刚度扣件减小桥梁振动的同时,会加剧较高频率的钢轨振动。计算及分析结果可为高速铁路桥梁结构的减振降噪设计提供参考。

波形腹板箱梁钢腹板稳定试验研究

通过对波形数量不等的波形钢板在轴向力作用下的稳定性 (局部屈曲和总体屈曲 )和失稳载荷试验分析 ,探讨波形钢板的承载能力及发生失稳的规律 。

高速铁路高架桥局部振动的有限元分析

针对高速铁路高架桥箱型梁局部振动问题,基于车辆—轨道耦合动力学原理,采用实体单元对梁体进行有限元分析。通过对选取的六个敏感点振动特性的研究,比较得出箱梁各部位局部振动情况。研究在不同列车速度作用下,梁体不同部位的时域与频域响应,得出随车速变化各点振动频率的分布规律。同时分析轨道状态对箱梁局部振动的影响,对比计算结果可知,轨道不平顺是引起局部振动的主要因素。此外,还分析了不同边界条件对箱梁的局部振动响应的影响,结果表明固支梁相比简支梁,顶板、腹板、底板的局部振动响应有所减弱,而对翼缘板则影响较小。