移动荷载速度对简支梁动态响应的影响

在移动荷载作用下桥梁运动方程的基础上 ,采用Newmark法 ,考虑移动荷载质量、速度和桥梁高阶固有频率的影响 ,对移动荷载作用下简支梁的动态响应进行了研究。对桥梁在荷载速度从 4 0～ 2 0 0km/h连续变化的情况下的动力系数进行计算分析。结果表明 :最大动挠度都发生在跨中位置附近 。

移动荷载速度对悬臂曲线箱梁剪力滞效应的影响

利用三维有限元通用软件ANSYS,设置相同的悬臂长度、弹性模量、泊松比和密度等参数,分别考察了7种不同的移动荷载速度对悬臂曲线箱梁和悬臂直线箱梁中剪力滞效应的影响.重点分析了荷载以不同速度移动到悬臂箱梁L/2处时该横截面上应力分布及剪力滞系数变化规律.结果表明:在移动荷载作用下,两种悬臂箱梁L/2处横截面上均出现正剪力滞现象;剪力滞系数随着移动荷载速度的增大而增大,当移动荷载速度小于2m/s时,剪力滞系数增长缓慢;当移动荷载速度超过2m/s时,剪力滞系数增长较快;悬臂曲线箱梁内侧剪力滞系数明显大于外侧剪力滞系数,悬臂直线箱梁剪力滞系数分布曲线介于悬臂曲线箱梁内侧与外侧剪力滞系数分布曲线之间.

移动荷载速度对薄壁箱梁剪力滞效应的影响

为研究薄壁箱梁在动荷载作用下的剪力滞效应,基于能量变分法推导了翼缘板正应力计算公式,并采用ANSYS有限元软件进行了验证。利用ANSYS建立不同跨宽比、不同移动荷载速度、不同荷载工况的单箱三室薄壁箱梁空间板壳模型,计算移动荷载作用到跨中的翼缘板正应力值,研究了移动荷载作用下简支薄壁箱梁桥的剪力滞效应。分析结果表明:剪力滞系数随着移动荷载速度的增加而增加,当移动荷载的速度达到3 m/s时,薄壁箱梁的剪力滞系数会达到峰值,随后减小。

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系,针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法;采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱,通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度,并提出了该移动荷载速度的计算公式;以一简支梁为例,通过与相关文献结果的对比,验证了本文数值计算程序的正确性,进一步基于该程序,通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明:在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致,因此,移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应;导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等,且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致;在自由振动阶段,桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关;单个移动荷载以共振速度通过桥梁时,桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应,因此,对于高速铁路桥梁的列车运营速度,除关注列车共振速度外,需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。

柔性路面结构设计的动力安定下限理论与分析方法

为研究长期交通荷载作用下柔性路面路基的力学响应与服役性能,回顾了安定理论在柔性路面路基设计过程中的研究现状、存在问题及前沿进展,阐释了经典上限、下限动力安定理论的基本原理及其在交通岩土工程领域的应用与发展现状,阐述了下限安定的判别准则与数值分析方法;结合人工边界-动力有限元案例揭示了交通移动荷载作用下路面-路基系统的动力响应,讨论了材料横观各向同性、轮-路摩擦等因素对道路结构动力安定性的影响规律。分析结果表明:交通荷载作用下道路结构的动力效应对安定极限有重要影响,下限安定极限水平随车辆移动速度的增大而降低,当移动速度增至结构体系的Rayleigh波速时,道路结构体系的安定极限降至最低;路基材料力学属性与各向异性程度、轮-路摩擦因数等因素对柔性道路结构的下限动力安定极限也有重要影响;道路结构体系的下限动力安定极限随结构上层与下层弹性模量比的增加先增大后减小;对应最大安定极限的最优模量比表明安定极限临界位置从下层路基向上层路面的转变;考虑水平向摩擦时,轮-路摩擦因数的增大会明显降低结构的动力安定极限,同时减弱荷载移动速度对道路结构动力效应的影响。