高速公路路-桥过渡段桥头搭板受力研究

布设桥头搭板可有效解决路-桥过渡段差异沉降引起的桥头跳车问题。文章采用梁和地基支承刚度统一计算的有限元法确定搭板的设计参数,基于数值模拟方法研究了搭板在不同布设方案中的受力情况,确定了桥头搭板最易破坏的位置,明确了搭板的最优布设方案。结果表明:随着搭板厚度和长度的增加,搭板所受最大弯矩值增大,搭板末端越易产生集中应力,导致二次跳车问题,即搭板厚度和长度存在最优尺寸,搭板长度为10 m时,最佳厚度为0.35~0.45 m,而当搭板厚度为0.35 m时,其最佳长度为8 m;搭板与桥台铰接且深埋搭板有利于搭板的长期稳定;采用搭板可以有效避免桥头跳车问题,与常规搭板布设方案相比,深埋搭板布设方案所受的竖向压力、弯矩和挠度均有显著降低;搭板上部回填材料为水泥稳定级配碎石时,可以有效地改善搭板的承载性能。

CFG桩联合泡沫混凝土处理桥头跳车问题研究

主要研究了软土地基中的桥头跳车问题,结合天然地基和CFG桩复合地基以及CFG桩联合泡沫混凝土地基的数值模拟分析,得出了3种工况下路基的沉降变化规律,同时明确了CFG桩联合泡沫混凝土处理桥头跳车问题的有效性。天然地基工况下的最大工后沉降为22.5 cm,不符合规范要求,CFG复合地基的最大工后沉降为6.2 cm;天然地基工况的沉降最大值位于路基顶面,CFG桩复合地基工况位于地基与路基的交界面。采用泡沫混凝土进行台后15 m范围内的换填后,减小了台后的差异性沉降,15年后最大工后沉降为3.61 cm,有利于治理桥头跳车问题。

轻质泡沫土在高速公路桥改路方案中的应用

以某山区高速公路桥改路为例,通过对比既有桥梁方案、桥梁改普通填土路堤和桥梁改轻质泡沫填土路堤方案优缺点,得到桥改路具有良好的经济效益,桥头轻质泡沫填土方案具有降低沉降、减小侧向压力、减小桥头跳车、减少永久用地以及提高施工速度等优势,同时还介绍了桥头轻质泡沫土设计方案的注意事项,为类似桥改路方案提供经验。

柔顺车路能量采集减速带设计与动力学建模

本文提出一种柔顺车路能量采集减速带(Flexible vehicle-road energy harvesting bump,FVEHB),用于采集车辆在行驶过程中耗散的机械能,为智能交通系统中的微小型机电系统提供可持续的清洁能源,有益于交通系统朝着更加智能化、多功能化和绿色化的方向发展.通过柔顺变形及柔性线驱动松弛-张紧过滤车辆滚压激励伴随的强冲击且保留较大的驱动力,柔顺变形及柔性线驱动可以容错制造误差和不确定形变,破解车路能量采集强冲击难题;通过升频机制、双向驱动提高机电转换效率.基于FVEHB的工作原理建立机电耦合动力学模型并进行了实验验证,研究不同激励下FVEHB的电学响应.实验结果表明,激励频率为5Hz时外接负载29Ω的峰值电压和峰值功率分别为5.81V和1.16W.探索了自供能交通环境监测及自供能交通管控等应用,验证了FVEHB有潜力为交通系统中的微小型机电系统提供可持续、便捷的清洁能源.

高速公路路-桥过渡段桥头搭板布设方案

设置在高速公路路-桥过渡段的桥头搭板可降低桥头跳车带来的危害,但也可能存在搭板断裂、板底脱空等问题。为避免上述问题,采用理论分析、数值模拟等方法对路-桥过渡段桥头搭板布设方案进行了研究。研究结果表明,搭板厚度与长度存在最优搭配,搭板厚0.35 m时,最佳长度应大于8 m;搭板深埋时所受剪力明显减小,使用寿命长于常规搭板;搭板上方为水泥稳定级配碎石时路面沉降会显著减小。

软土地基过渡段差异沉降控制标准

总结了现有差异沉降控制指标的研究成果,在容许路面纵坡坡差0.4%的基础上,研究过渡段路面纵坡坡差与地基差异沉降的关系,建立了软土地基过渡段差异沉降的计算模型,应用PLAXIS有限元软件进行计算,结合数值计算结果探讨了过渡段差异沉降与过渡段的路堤填筑高度、模量的关系,分析得到不同路堤高度时过渡段的路面纵坡坡差与地基差异沉降的关系式,提出软土地基过渡段的差异沉降控制标准.经与江苏省连盐高速公路过渡段实测沉降资料的对比表明,计算差异沉降控制指标是合理的、可靠的,对高速公路软土地基路段修筑过渡段具有实用价值.

基于LabVIEW的车辆冲击试验台测控系统设计

对应用于铁道机车车辆缓冲器及车体进行冲击试验的试验台测控系统进行了研究;基于LabVIEW技术,设计了车辆及其缓冲器冲击试验台的测控系统;对测控系统构成及原理进行了介绍,并描述了电机控制系统和软件功能;借助于计算机多功能接口卡,由计算机完成冲击试验台的轨道角度以及车辆的锁闭和释放控制,通过不同轨道角度的控制实现对不同的车辆冲击速度的控制,并可完成对车钩、缓冲器及车辆冲击应力的测试;最后进行的试验表明试验台达到了设计要求。

桥头跳车对行车安全影响评价指标的研究

桥头跳车现象影响了驾驶舒适性和行车安全性.通过调查统计和驾驶行车实验,发现驾驶员心率的变动和行车加速度与桥头跳车严重程度有明显的相关性,可作为桥头跳车对行车安全影响的评价指标.研究结果表明,跳车严重时驾驶员心率比驾驶稳定心率增加了10次.min-1以上,加重了驾驶员的心理生理负担,对行车安全产生了较大影响.

基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别研究

提出一种基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别的强迫振动法。该方法利用"共振"原理,让车辆以合适速度连续驶越障碍物使主梁经受与桥梁某阶频率相同的周期性脉冲荷载,使桥梁产生较大振幅的振动,从而增强测试信号的信噪比。给出基于连续跳车激振的结构阻尼比识别的基本理论,并以一大跨度悬索桥为例进行动力学仿真。复模态分析表明,当车辆固有频率是桥梁某阶受测模态频率的5倍以上时,车辆振动对受测模态阻尼比影响很小。采用连续跳车激励,当相邻障碍物的间隔△x与行车速度V和受测模态的固有周期T之间满足△x=VT,可以激振起桥梁大幅振动。当噪信比较小时,可以较准确地识别1阶反对称模态阻尼比;随着信噪比的降低,阻尼比识别结果精度有所降低。

振动减速带对行车安全的影响及控速效果分析

为降低重型车辆在山区高速公路长大下坡路段的事故率,通过在此类路段设置新型的沥青混凝土减速带,利用振动知觉对驾驶员施加减速压力,提高行车的安全性。采用轮荷冲击系数、动载荷系数和振动加速度均方根(RMS)等3项指标对该型减速带的安全性和控速效果进行评价,并利用车辆动力学仿真试验与实车试验相结合的方式,对沥青混凝土减速带的几何外形、尺寸等进行优化设计。依托云南省罗富高速公路长大下坡路段开展应用,通过多点断面采集车速数据分析振动减速带的控速效果。结果表明:经过振动减速带前后,超过路段限速行驶的重型车辆比例从98.2%降为30.4%,且交通事故率和人员伤亡率均明显下降;优化设计后的振动减速带既能满足控速要求,也不损伤车辆、乘员及货物等。

载重汽车桥梁伸缩缝跳车动力荷载计算方法与影响因素分析

为分析载重汽车在桥梁伸缩缝处跳车时的动力荷载,提出一种基于分布式弹簧-阻尼单元的计算方法,该方法考虑了车辆-路面的接触长度和车轮的动力特性。车轮通过伸缩缝的过程分3个阶段来模拟,分别为下伸缩缝、跨伸缩缝、上伸缩缝,结合车辆有限元动力学分析,实现对车轮经过伸缩缝时的竖向动荷载的定量研究。对载重汽车经过单缝式伸缩缝的实例分析表明:①由分布式弹簧-阻尼单元计算得到的轮底位移比以往文献中的假设值小得多,动力荷载也将减小;②载重汽车伸缩缝跳车时的轮载冲击系数可能超过中国、欧洲桥梁规范的设计值,需要引起重视;③跳车最大轮载与伸缩缝宽度成正比,可以用减小伸缩缝宽度的方法降低冲击系数;④降低车速并不一定能降低冲击系数,轮载最大冲击系数往往发生在中等车速时;⑤伸缩缝跳车的最大冲击荷载主要分布在伸缩缝旁,因此只需要对伸缩缝附近的局部结构进行加强。

水泥搅拌桩法处理软土地基中桥头跳车现象的影响因素分析

桥头跳车问题是软土地基公路建设中出现的质量通病,使柔性路基与刚性基础衔接合理是处理这一问题的核心。在总结国内外相关研究成果基础上,结合天津某道路工程在路桥连接段采用的水泥搅拌桩地基处理方案,应用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析了处理范围、桩长变化率与差异桩长设计对消除跳车与二次跳车现象的影响。结果表明,水泥搅拌桩法对减缓桥头跳车现象较为有效;随处理范围增大,路桥衔接处差异沉降略有增大,但可缓解二次跳车现象;沿道路延伸方向桩长变化率增大,可在缓解桥头跳车现象的同时显著减轻二次跳车现象;水泥搅拌桩桩长的增加,将导致路基处理段与非处理段衔接处二次跳车现象的加剧。

水泥搅拌桩法减缓桥头跳车现象的数值模拟分析

桥头跳车问题是软土地基公路建设中出现的质量通病,柔性路基与刚性基础的合理过渡是处理这一问题的核心。在总结国内外相关研究成果基础上,结合天津某道路工程在路桥连接段采用的水泥搅拌桩地基处理方案,应用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析置换率与差异桩长设计对消除跳车与二次跳车现象的影响。结果表明,水泥搅拌桩法对减缓跳车现象较为有效;随着置换率的增加,其对减少沉降差的效率减低;水泥搅拌桩桩长的增加,也将导致路基处理段与非处理段衔接处二次跳车现象的加剧。

桥头引道沉降对简支梁冲击效应的影响分析

针对旧桥中经常出现的桥头引道及伸缩缝破损情况,考虑接缝处沉降差引起的桥头跳车对桥梁振动的影响,提出与错台高度相关的桥头衔接状况五个等级划分标准。以我国常见的中小跨径简支梁为对象,基于五参数车辆模型的车桥耦合系统运动方程,用Newmark法进行数值求解,分析桥头引道沉降差对桥梁振动的影响。研究表明随着沉降差增加,汽车对桥梁的冲击效应明显变大,且随着车速的增大,冲击效应变大。沉降差在桥梁中产生的动力放大系数随着跨径增大而减小。另外,桥头沉降差使车辆竖向加速度瞬时变大,其绝对值随着错台高度的增加而迅速增大,该加速度变化与桥梁跨径无关。

基于分布式弹簧-阻尼单元的桥头跳车动力荷载分析

对车辆桥头跳车问题,提出一种分布式弹簧-阻尼单元,该单元可以考虑车轮-路(桥)面接触长度和车轮的动力特性。基于此单元,结合车辆有限元动力分析,可对车辆上、下桥头错台时的竖向动力荷载进行定量研究。实例分析表明:①分布式弹簧-阻尼单元由于考虑了桥头跳车时车轮与桥面的接触长度,所得的车轮竖向动荷载比以往方法有所降低;②桥头错台跳车造成的竖向轮载冲击系数可能超过我国和美国桥梁规范设计值,需要引起重视;③下桥跳车时车轮动荷载降低,可能造成车轮脱空,影响行车安全性;④跳车动力荷载与行车速度、错台高度等因素有关,相关参数分析有利于对桥头错台高度和行车速度进行合理控制。

基于整车模型的桥头路面动力荷载分析

由路桥不均匀沉降产生的桥头跳车将导致桥头路面受力显著增大和路面提前破坏。通过建立7自由度整车运动动力模型和路桥过渡段路面-桥面形状几何模型,采用Wilson-θ方法求得了车辆经过不平顺的路桥过渡段所产生振动的时程。计算结果表明,桥头跳车中汽车后轮的最大动荷载明显大于其静荷载,且其最大动荷载并不一定仅发生在桥头搭板范围内,而在下桥方向一定长度范围内。对于长度小于100 m的桥梁,桥梁长度对路面所受最大动力荷载的大小和位置均有较大影响。因此常规仅对桥头搭板进行加强的设计方案是不够的,还应根据桥梁的长度不同,对桥头一定长度范围内路面就跳车所产生的动力荷载进行深入分析。

基于小波分析的跳车对桥梁的振动影响

为研究在跳车情况下,车辆荷载对桥梁振动的影响,以一双塔斜拉桥模型为研究对象,建立考虑跳车情况的车-桥耦合振动试验系统。采用连续小波变换对主梁振动信号的时频特征及能量分布进行了研究,探讨了不同路面工况下跳车对桥梁的冲击作用,得到了不同部位发生跳车时桥梁振动的响应分布规律,为桥梁设计和安全运营提供了参考依据。

砂桩复合地基防止桥头跳车的研究

高速公路桥台与路堤衔接处的跳车是高速公路建设中急需解决的问题之一。从分析造成高速公路桥头跳车现象的原因出发 ,对几种有代表性的处理方法进行了探讨 。

路桥过渡段桥头搭板容许坡差确定的参数影响

采用三自由度车辆模型 ,考虑上桥和下桥两个方向 ,建立了对车辆通过路桥过渡段进行动力响应分析所需的振动方程和初始条件 ,并提出以人的最大瞬态振动值作为搭板容许坡差确定的控制指标。在动力响应分析的基础上 ,详细分析了行进方向、车速、搭板坡差、搭板长度、载重和桥面沉降坡差等参数对人的最大瞬态振动值的影响 ,得到的一系列结论对于在各种不同的情况下准确确定搭板容许坡差具有重要的价值。

简支梁桥动态检测中跳车激励方法理论研究

基于车桥耦合振动特性,应用达朗伯(D′Alembert)原理和欧拉-柏努利梁(Euler-Bernoulli)假设,建立了跳车试验中动力时程响应的理论计算模型。由于跳车试验对桥梁结构施加的是冲击脉冲激励,利用极限原理和动量守恒理论,推导了确定求解理论计算模型所需初始条件的基本方程,利用龙格-库塔方法对理论计算模型进行求解。并基于动力时程响应,给出了极限跳车高度的判定方法。最后以某钢筋混凝土梁桥为例,确定了桥梁动态检测极限跳车高度,并计算了桥梁的动力响应。结果表明:所述方法是正确和有效的。