曲线箱梁桥的车桥相互作用分析

针对公路和城市立交中的曲线箱梁桥,基于剪力柔性梁格法建立了曲线箱梁的梁格模型,进行了车桥相互作用分析。采用三角位移函数,基于平衡法推导了一种新型曲梁单元。利用曲梁的力-位移关系,得到了极坐标下空间曲梁单元的刚度矩阵和一致质量矩阵。根据拉格朗日定理,建立了7自由度空间车辆模型。采用逆傅立叶变换法,由功率谱密度生成了4种等级的桥面不平度。数值仿真了一混凝土单箱双室曲线连续箱梁桥的动力特性和车桥相互作用,并分析车辆横向位置、车速、桥面不平度、曲率半径等因素对桥梁冲击系数的影响。结果表明:该曲梁单元简便、实用,所建立的曲梁梁格模型可以准确地模拟曲线箱梁桥的车桥相互作用。

FVD在高墩大跨连续刚构桥中车桥相互作用的应用研究

现阶段国内高墩大跨连续刚构桥在运营阶段缺乏对车桥相互作用的研究,导致车辆通过桥梁时车内乘客的舒适性差,桥梁的"抖动"明显,影响行车舒适性、桥梁耐久性。本文通过建立在ANSYS环境下的车桥相互作用有限元分析方法,对工程实例进行建模分析,得到工程实例在车桥相互作用下的动扰度、动弯矩时程曲线,以及其对应冲击系数对比图。并提出加装液态黏滞阻尼器的改善措施,并通过动力测试法,对比了液态黏滞阻尼器加装前后动挠度、动弯矩的效应、验证了加装液态黏滞阻尼器对车桥相互作用的削弱作用。

基于LS -DYNA公路桥车桥耦合的车辆模型研究

研究公路桥梁在移动车辆荷载作用下的动力响应,建立合理的车辆模型非常重要。为更真实地体现桥梁在车载作用下的动力响应,基于LS-DYNA程序,结合常用重型车辆的结构特性及参数,对车辆的橡胶轮胎、轮胎内气体压力、车轮转动和车辆悬架系统进行模拟,使车辆模型更接近实际车辆。通过车辆轴重和动力特性初步验证车辆有限元模型的有效性;同时,以一座混凝土简支空心板梁桥为算例,验证车轮转动和车桥相互接触力,并将LS-DYNA计算结果与桥梁实测结果进行对比,进一步验证车辆有限元模型的有效性。研究结果表明,基于LS-DYNA建立的三维车辆有限元模型是可行的,可以用于研究车桥相互作用。

汽车荷载作用下空心板桥空间动力冲击效应

根据空心板桥结构特点,运用梁壳组合模型和铰接梁模型模拟空心板桥,考虑桥面不平顺影响,建立三维车桥耦合振动模型分析空心板桥动力特性,研究不同车速、行车道位置及路面状况对空心板桥冲击系数的影响,并将理论值与实测值进行对比.研究结果表明：空心板桥动力特性梁壳组合模型与实测值更接近;车速在12～16 m/s时,空心板桥位移冲击系数随速度有明显共振节拍,随着路面不平顺恶化,速度节拍影响不明显;位移冲击系数与应变冲击系数并不完全一致,跨中位移冲击系数略大于应变冲击系数,1/4位置应变冲击系数略大于位移冲击系数;实测与数值模拟的空心板桥冲击系数均满足现行规范要求.

汽车荷载作用下铰接板梁桥的空间动力响应分析

以实际工程为背景,运用ANSYS软件建立铰接板梁桥有限元分析的空间模型,分析桥梁的动力特性,获得桥梁的动力分析模型,并编制车桥相互作用的求解程序,求解汽车荷载作用下桥梁的空间动力响应,采用此法能较全面地描述车桥相互作用情况.铰接板桥振动具有空间特性,横向间各板块共同参与工作,按梁模型计算结果明显偏小,这是不安全的.按桥梁空间模型求解桥梁动力响应,所得结果与实测结果相近.算例表明本方法适合于对此类型的桥梁进行动力响应分析.

32m双线简支箱梁在对开列车作用下梁体竖向动力响应规律研究

将列车、双线简支箱梁分别简化为二系悬挂多刚体体系和模态函数,推导车桥系统动力方程,建立并验证车桥相互作用模型,对双线简支箱梁在对开列车作用下梁体竖向动力响应规律进行研究。研究表明:对开列车作用下,桥梁动力响应与列车运行速度及入桥距离差密切相关;列车以共同速度对开时,可引起的梁体最大挠度动力系数与单线行车作用下基本一致,但梁体动力响应值约为单线行车引起的梁体动力响应值的2倍。

大跨度高墩连续梁车桥动力响应分析

本文建立了梁，墩，基础空间耦联计算模型，用计算机模拟了列车通过八渡南盘江特大桥的全过程，分析了该桥的横向振动特性和横向刚度。

大跨度悬索桥的车桥耦合振动分析

车桥耦合相互作用问题采用有限元法分析时是一个时变的线性动力系统。文章将时变的线性动力系统分解成时变的线性动力系统和时不变的线性动力系统的叠加,利用状态空间理论建立了车桥耦合振动有限元法分析的状态空间法,并对悬索桥在移动车辆作用下的车桥耦合振动问题进行了研究。

用时域法和频时域法识别桥面移动车载

基于欧拉梁模型，本文利用时域法和频时域法由桥梁响应识别桥面移动车载并重点讨论了几个主要参数对识别结果的影响。这些参数包括模态数、采样频率、车速、响应测点位置和测点数等。结果表明：车桥试验室模型是成功的，用时域法和频时域法均能得到满意的识别结果，但以时域法实用性更强、精度更高，可以直接用于桥面移动车载识别的现场试验。

混凝土公路斜桥的动反应研究

随着车辆质量、速度的逐渐增大和桥梁结构的逐渐轻柔化,车桥相互作用问题越来越受到关注。分别应用拉格朗日方程和模态叠加法建立三维非线性车辆模型和桥梁的振动方程,车轮与桥梁在接触点满足接触力和位移协调条件,利用迭代技术求解二者的相互作用问题。并以公路斜桥为分析对象,研究了不同斜交角、不同车辆行驶状态下以及不同行车速度情况下,横向不同梁的动挠度和动态增量。结果显示,斜交角、车辆行驶状态以及车速均是影响桥梁动反应的重要因素;当车辆行驶速度在30、40 km/h左右时,梁的动态增量达到最大;而且随着斜交角的增大,离车辆行驶位置越远的梁的动态增量也越大。

公路混凝土弯箱梁桥的动反应

分析了公路混凝土连续弯箱梁桥在车辆动荷载通过粗糙桥面时的动反应.分别应用拉格朗日方程和模态叠加法推导车辆和桥梁的振动方程,二者在接触点处满足接触力和位移的协调条件.分析采用一个三维三轴汽车,模拟为具有11个自由度的非线性模型,车辆结构包括车体、悬挂体系和轮胎.假定桥面等级为好,并采用功率谱密度函数进行随机过程模拟.研究四种不同曲率半径的弯箱梁桥的不同位置在三种不同行车路线、六种不同行车速度下的动反应.结果表明:弯桥的动反应与直桥是不一样的;尽管随着曲率半径的增大,弯箱梁桥的竖向弯曲基频也随之增大,但冲击系数并不完全遵循该规律.

移动车载识别的两种解法及其试验验证

大多数移动车载识别方法最终转化为线性方程组 ,其不同的求解方法往往给出不同的识别精度。利用频时域法由桥梁响应识别桥面移动车载 ,重点比较了伪逆解法和奇异值解法的识别结果 ,并讨论了几个主要参数对识别结果的影响。结果表明 ,使用奇异值解法能够明显提高频时域法的识别精度。

桥梁应变与挠度动力放大系数的大小关系研究

比较了简支梁桥和连续梁桥的应变和挠度动力放大系数的大小关系。首先对作用有移动常量力的简支梁和连续梁进行理论推导,分别得到了应变和挠度动力放大系数并进行了比较。为考虑动力车辆荷载影响,采用移动弹簧质量作为车辆模型建立了车桥耦合振动模型进行数值模拟。理论推导和数值模拟的结果均表明:应变动力放大系数基本小于挠度动力放大系数;两者比值受很多因素影响,其中计算桥梁响应所用的桥梁模态阶数对比值的影响较大。

阻尼对行车荷载下大跨桥梁振动的影响

基于车桥相互作用,建立了车桥耦合单元,一个车辆模拟为4轴10个自由度模型,桥梁模拟为梁单元,推导出列车桥梁整体系统运动方程的有限元计算公式.采用随机数值模拟方法和功率谱密度函数生成随机轨道粗糙度.编制了计算程序,考虑各种不同的阻尼参数及车辆速度,对一座实际大跨斜拉桥的动力反应与冲击效应进行了分析研究.

博士学位论文摘要──中小跨度铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构型式的研究

现代社会的进步、经济发展和人民生活水平的提高对交通运输质量 (快速、安全、舒适 )提出了更高的要求 ,为了适应这一需求 ,近年来我国铁路实施了分批分级的提速计划。客运由 10 0ｋｍ·ｈ-1逐步提速到 12 0ｋｍ·ｈ-1、140ｋｍ·ｈ-1、160ｋｍ·ｈ-1、2 0 0ｋｍ·ｈ-1,与此同时 ,货运由 50ｋｍ·ｈ-1逐步提速到 60ｋｍ·ｈ-1、80ｋｍ·ｈ-1、10 0ｋｍ·ｈ-1。并正在实施快速和高速客运专线 ( 2 0 0ｋｍ·ｈ-1～30 0ｋｍ·ｈ-1)的建设。而我国既有线上桥梁大多数为中小跨度 ( 2 0ｍ～ 4 0ｍ)简支ＰＣＴ梁和钢板梁 ,这些过去不同时期建造的桥梁 ,当初设计时列车速度不高 ,当时的规范也未对列车通过桥梁的走行性评定做出规定。在提速中发现空载货车在以大于60ｋｍ·ｈ-1速度通过中小跨度桥梁时 ,桥梁发生了较大的横向谐振 ,特别是上承式钢板梁 ,最大横向振幅达 12ｍｍ。在客车以大于 160ｋｍ·ｈ-1速度通过这些桥梁时 ,横向振幅也大于《桥检规》参考限值。因此 ,如何通过仿真分析再现桥梁动力响应的理论研究 ,如何改造既有线桥梁使之满足提速后列车走行性的要求 ,以及研究适合快速和高速客运的桥梁结构型式 ,是我们今后的长期任务。文章密切结合我国既有线提速和高速铁路建设中的主要课题 。

钢管混凝土桁梁—格构墩轻型桥梁车振性能分析

为研究钢管混凝土组合桁梁—格构墩轻型桥梁在车辆荷载作用下的响应特性,以干海子特大桥为研究对象,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,对轻型桥梁的恒活载作用比例、基本动力特性以及移动车辆作用下的动力性能进行分析,并对冲击系数和行车舒适性进行讨论。研究结果表明,采用双轴车辆模型可较保守地评价轻型桥梁的动力特性,其动力响应随着车速增大而增加;移动车辆作用下,干海子特大桥主要产生竖向与横向振动,其卓越频率分别为2.501 Hz与0.275 Hz,多车作用下的动力响应远大于单车作用;干海子特大桥活载作用比例较常规钢筋混凝土桥梁有较大幅度增加;数值计算得到的干海子特大桥冲击系数略低于按规范计算得到的结果;建议采用Sperling指标和小堀·梶川指标进行干海子特大桥的行车舒适度评价。

悬挂式单轨列车通过曲线段的动力性能

基于多体动力学理论和模态叠加法建立了悬挂式单轨交通系统车桥耦合动力学模型,分析了轨道梁布置方式、曲线半径和跨度对车桥动力响应的影响。分析结果表明:列车通过单线桥曲线段时,不同轨道梁布置方式对车桥动力响应影响显著,单线桥曲线段轨道梁布置在曲线内侧可同时降低车辆和桥梁结构的横向位移;轨道梁跨中横向位移随跨度和曲线半径增大而增大,导向轮径向力可抑制轨道梁因受车辆重力作用产生的横向变形;为减小车辆与桥梁结构的横向位移,悬挂式单轨交通系统小半径曲线段桥梁跨度宜为15 m。

基于LS-DYNA公路桥梁车桥耦合振动模型

基于LS-DYNA程序,采用线弹性的橡胶及钢材模拟车轮并定义轮胎内气压,运用转动约束关节和圆柱形约束关节实现车轮转动特性;结合车辆悬架系统动力特性,运用弹簧阻尼单元及梁单元仿真实现悬架动力特性;调整质量单元的大小及分布,实现车体质量分布与实际一致。以某三轴重型车辆为例,建立了用于研究车桥耦合振动响应的精细车辆模型。对比车辆有限元模型的轴载、自振频率理论值与实测值,验证车辆模型的有效性。以某一简支梁桥为例,采用LS-DYNA有限元模拟和MATLAB数值分析移动弹簧-质量-阻尼振动系统,对比研究车辆匀速通过简支梁桥时,各片梁的振动响应。研究结果表明,运用LS-DYNA精细有限元模型能准确分析车桥耦合振动响应,但计算工作量大。

车辆作用下开裂混凝土连续梁桥的动力响应分析

将车辆模型视为7自由度的整车模型,混凝土裂缝分为开口裂缝和呼吸裂缝两种类型,建立了多跨变截面损伤混凝土梁的车桥耦合方程并编制了相应的计算程序,且以算例分析结果验证了方法的正确性。对不同裂缝类型、裂缝出现位置、裂缝参数及车辆组合等因素对桥梁冲击系数的影响进行了分析,结果表明:裂缝的存在会使桥梁的冲击系数增大,且开口裂缝所对应的冲击系数要大于呼吸裂缝所对应的冲击系数,裂缝参数、裂缝位置变化及车辆组合等都会对桥梁冲击系数有不同程度的影响。