钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析
钢管混凝土提篮拱桥施工受力分析及稳定性研究的开题报告
钢管混凝土提篮拱桥施工受力分析及稳定性研究的开题报告一、研究背景随着现代化建设的不断推进，桥梁工程已成为城市建设的重要组成部分。
钢管混凝土提篮拱桥具有结构简单、造价低廉、施工方便等优点，是近年来广泛应用的一种桥梁结构形式。
钢管混凝土提篮拱桥由于其独特的结构形式和机理特点，其受力分析和稳定性研究相对较为复杂，需要深入研究和探讨。
二、研究内容和目标本研究将以某钢管混凝土提篮拱桥为对象，以有限元分析和理论计算相结合的方法，对该桥梁的受力分析和稳定性进行深入研究，并对其施工和使用过程中出现的问题进行探讨和解决。
具体研究目标包括：1.对钢管混凝土提篮拱桥的工程背景、结构特点及机理进行详细介绍和分析；2.通过有限元分析，对钢管混凝土提篮拱桥的受力情况进行模拟计算，分析桥梁在不同工况下的受力特点和变化规律；3.基于理论计算的方法，对钢管混凝土提篮拱桥的稳定性进行分析和评估，探讨其稳定性问题和解决方案；4.通过实际施工和使用情况的数据分析和对比，验证研究成果的可行性和实用性，提出进一步优化和改进方案。
三、研究方法和技术路线本研究将采用有限元分析和理论计算相结合的方法，通过建立相应的计算模型和算法，对钢管混凝土提篮拱桥的受力特性和稳定性进行深入研究。
具体技术路线包括：1.确定研究对象和相关参数，并搜集相关文献资料，对研究领域进行综合分析和评价；2.建立钢管混凝土提篮拱桥的有限元模型，模拟计算不同工况下的受力和变形情况，并分析数据结果；3.基于理论计算方法，分析钢管混凝土提篮拱桥的稳定性问题，并提出相应的解决方案；4.通过实际施工和使用情况的数据分析和对比，验证研究成果的可行性和实用性，提出进一步优化和改进方案。
四、预期成果和意义本研究期望达到以下预期成果：1.对钢管混凝土提篮拱桥的结构特性、受力分析和稳定性进行深入研究，提供有关该桥梁建设和使用的理论依据和技术支持；2.基于有限元分析和理论计算的方法，提供钢管混凝土提篮拱桥施工和使用过程中的安全保障和科学管理；3.为钢管混凝土提篮拱桥在设计、施工和使用过程中的优化和改进提供理论和实践支持；4.加强桥梁工程领域的学术交流和研究合作，为提高我国桥梁工程技术的发展水平做出贡献。
提篮拱桥动力特性分析
提篮拱桥动力特性分析摘要：沈阳市浑河汽博大桥是一座提篮式系杆拱桥，其综合了桥拱弯曲、倾斜、不等距等工艺的建造艺术，拥有独特外观，将成为沈阳市一座新的城市景观。
为了了解这个集多个高难工艺于一身的汽博大桥的动力性能，需要对桥梁进行空间动力特性分析。
采用Midas Civil 软件建立该桥梁空间有限元计算模型，计算得到桥梁前15阶振动周期和振型，计算结果表明：该桥的拱肋面内外刚度相差较大，竖向刚度较横向刚度弱，桥梁低阶以拱肋横向振动为主；桥梁的自振周期较大；桥梁振型较为密集。
关键词：提篮拱桥；有限元法；频率；振型Abstract: Shenyang City Hunhe steam Bo Bridge is a basket-style Tied Arch Bridge, its integrated arch bending, tilting, not equidistant the process of construction of art has a unique appearance, will become a new urban landscape in Shenyang City. In order to understand this set of multiple highly difficult process in the dynamic performance of a steam Bo Bridge spatial dynamic characteristic analysis. Midas Civil software space finite element model of the bridge, calculate 15 order to get the bridge vibration cycle and mode shapes calculated results show that: the bridge arch rib surface stiffness difference between the inside and outside large vertical stiffness weaker than the transverse stiffness, bridges low-level main arch rib lateral vibration; the bridge vibration period; bridge modes relatively dense.Keywords: basket handle arch bridge; finite element method; frequency; modes1概述提篮式拱桥是将通常的中、下承式平行拱肋式拱桥的拱肋向桥轴线方向倾斜，拱肋在拱顶通过横撑联结，形成空间拱式结构[1].这种类型的拱桥在侧倾稳定性、施工稳定性和抗震性方面优于平行拱肋桥，同时其富有美学价值的外形和良好的经济性，在许多城市桥梁建设中受到设计者的青睐[2-5].由于该桥型的具体形式和各构件设计参数不同，提篮拱桥的空间力学性能也会随之变化，所以，针对具体桥梁情况进行研究，了解其空间受力性能，有助于该类桥型的设计和施工监控。
环境振动下的钢管混凝土拱桥试验与分析
果 的可 靠 性 ， 果 可作 为 该 桥 的损 伤 检 测 、 用 状 态 评 估 和 健 康 监 测 的基 础 。 结 使
［ 键 词 ］ 环 境 激 励 ； 数 识 别 ； 态 分 析 ； 桥 关 参 模 拱
［ 图 分 类 号 ］ Ｕ ４ ．２ 中 ４ ８ ２ ［ 献标识码 ］ Ａ 文
ｔ ｅ ｌｈ ｓａｕ ｆｔ ｒｄｇ ． Ｂａ ｅ ｎ ｒ ｎｄ ｍ ｉ ｒ ｔｏ ｈｅ ｒ ｈｅ ｈ ａｔ ｔｔ ｓ ｏ ｈｅ ｂ ｉ ｅ ｓ ｄ ｏ ａ ｏ ｖｂ ａ ｉｎ ｔ ｏ ｙ，ａ ｉ ｉｎ ｌｔ・ ｉｅ ｒ ｔｏ ｒ ｓ ｎ ｅ， ｉｔ ａ ｅ ｐ ｎ ｅ ｉ ｂｔｉ ｅ ｓ ａ ｈｇｈ ｓｇ ａ —ｏ ｎｏｓ ａ ｉ ｅ ｐｏ ｓ ｖｒｕ ｌｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｏ ａ ｎ ｄ ｆｏ ｔ ａ ｕｒ ｄ ａ ｃ ｌｒ ｔｏ ｉｎａ ｆＹａ ｔ ｎ Ｙｅｌｗ ｖ ｒＢｒｄ ｅ ｏ ｎ ｈ ｕ ｕｎ ｒａ ｂ ｅ ｘ ｉａｉｎ． Ｙａ ｔ ｎ Ｙｅｌｗ ｖ ｒｂｒｄ ｅ ｒ ｍ ｈｅ ｍｅ ｓ ｅ ｃ ｅｅ ａ ｉｎ ｓｇ ｌｏ ｎ ａ ｌ ｏ Ｒｉｅ ｉ ｇ ｆＬａ ｚ ｏ ｄｅ ｍ ｉｎｔｅ ｃｔ ｔ ｏ ｎａ ｌ ｏ Ｒｉ ｅ ｉｇ § ｍ ｏ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｓ ｈ ｓ ｎ ｔ ｒ ｌｆｅ ｕｅ ｙ， ｄ ｄａ ａ ａ ｔｒ ， ｕｃ ａ ａ ｕ ａ ｑ ｎｃ ｒ ａｍｐ ｎ ａｉ ｎｄ ｉ ｇ ｒ ｔ ａ ｍｏ ｆ ｖｂ ａ ｉｎ， ａｅ ｉ ｅ ｔｆｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｐ ａ ｐ ｃ ｉ ａ ｄ ｏ ｄｅ ｏ ｉ ｒ ｔｏ ｒ ｄ ｎ ｉ ｄ ｂｙ ｓｎ ｈｅ ｅ ｋ ｉ ｋｎｇ ｎ ｉ ｓｏ ｈａ ｔｃ ｓ ｔｃ ｓｉ ｕｂｓ ａ ｅ ｉ ｅ ｔｆｃ ｔｏ ｐ ｃ ｄ ｎ ｉｉａ ｉｎ， ａ ｄ ｒ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｎ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｗｉｈ ｈ ｆｎ ｔ ｅｅ ｎｔｍ ｏ ｅ ｅ ｕ ｔ ｎｄ ｖ ｒｆｅ ｔｅ ｒ ｌａ ｉｉｙ ｏ ｅ ｏ ｎｉ ｏ ｔ ｔｅ ｉ ｉｅ ｌｍｅ ｄ ｌｒ ｓ ｌｓ ａ ｅ ｉｉｄ ｈ ｅ ｉｂ ｌｔ ｆ ｒｃ ｇ ｔ ｎ ｉ ｒ ｓ ｌｓ Ｔｈ ｄｅ ｉ ｅ ｎ ｍｉ ｒ ｐ ｒｉｓｃ ｎ ｂｅ ｓ ｒ ｅ ｓｔ ｅ ｂ ｓｓｉ ｈｅ ｆｎｔ ｌ ｍｅ ｔｍｏ ｅ ｐ ｔ ｅ ｕ ｔ． ｅ ｉ ｎｔｆ ｄ ｄｙ ａ ｃ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ａ ｅ ｖ ｄ ａ ｈ ａ ｉ ｎ ｔ ｉｅｅ ｅ ｎ ｄ ｌｕ ｄａｉ ｉ ｉ ｎｇ，ｄ ｍａ ｅ ｄ ｔ ｃｉｎ，ｃ ｎ ｔｏ ａ ｇ ｅｅ ｔ ｏ ｏ ｄｉ ｎ ｉ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｎｄ ｈｅ ｌｈ ｍ ｏ ｉｏ ｉ ｆｔ ｅ ｂｒｄｇ ． ｓ ｅ ｓ ｎｔａ ａｔ ｎｔ ｒｎｇ ｏ ｈ ｉ ｅ Ｋｅ ｙｗｏｒ ｓ： ｍｂ ｅ ｔｖｂｒ ｔ ｎ；ｐａ ａ ｔｒ ｉｅ ｉ ｃ ｔｏ ｄ ａ ｉ ｎ ｉ ａｉ ｏ ｒ ｍｅｅ ｄ ｎｔｆ ａ ｉｎ；ｍ ｏ ａ ｎ ｌ ｉ ｉ ｄ ｌａ ａｙｓｓ；ａ ｃ ｂｒｄ ｒ ｉｇｅ Ｅ－ ａ ｌ ｗａ ｌｉ ｎ ｌ ｔ Ｃ ｍ ｉ ： ｎｇｘ ａ ＠ ｕ ． Ｂ
钢管混凝土拱桥动力性能研究的开题报告
钢管混凝土拱桥动力性能研究的开题报告一、选题背景和意义随着城市交通运输的不断发展，钢管混凝土拱桥越来越被广泛应用于桥梁建设中。
然而目前对于钢管混凝土拱桥的动力性能研究还比较缺乏，这在确保桥梁结构在风、地震和车辆荷载等复杂载荷作用下安全稳定运行中扮演着重要的角色。
本研究旨在对钢管混凝土拱桥的动力性能进行深入探究，以期为钢管混凝土拱桥的设计、施工与维护提供科学依据。
二、研究内容和方案本研究将重点探究以下几个方面：1. 钢管混凝土拱桥的结构特性，包括其几何形态、材料力学特性与构造工艺等。
2. 钢管混凝土拱桥的地震反应特性，包括其根据烈度参数的地震反应分析、地震波输入假定和地震荷载的传递规律等。
3. 钢管混凝土拱桥的风荷载特性，包括风力荷载传递的机理、不同风速下的结构响应和风荷载与地震荷载的相互影响等。
4. 钢管混凝土拱桥的车辆荷载特性，包括车辆荷载对桥梁结构的影响与振动响应规律等。
五、研究计划1. 对现有的钢管混凝土拱桥相关文献进行梳理、分析和总结。
2. 基于ANSYS等有限元软件进行模型分析，模拟桥梁在不同荷载作用下的结构响应情况。
3. 通过地震试验台模拟实验，验证模拟分析结果的准确性和可靠性。
4. 通过风洞实验和现场振动测试，对钢管混凝土拱桥的风荷载特性和车辆荷载特性进行研究和分析。
5. 结合实验和数值计算结果，深入探究钢管混凝土拱桥的动力特性，总结规律，并提出相应处理建议。
六、预期成果1. 针对钢管混凝土拱桥的结构特性进行分析总结，并结合实际工程案例提出设计、施工及维护建议。
2. 基于理论分析和实验研究，总结钢管混凝土拱桥的动力特性规律，为桥梁动力特性的分析和应用提供有益参考。
3. 发表相关学术论文若干，同时撰写钢管混凝土拱桥动力性能研究的学位论文，为研究生毕业提供有力支持。
七、研究难点和挑战1. 钢管混凝土拱桥是一种复杂结构，其动态响应及对复杂载荷环境的适应性研究是一个难度较大的问题。
2. 由于钢管混凝土拱桥构造比较复杂，测试难度大，需要设计相应的实验装置以及进行大量的现场测试工作。
基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估
基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估一、本文概述随着交通运输业的快速发展，桥梁作为交通网络的关键节点，其安全性与耐久性越来越受到人们的关注。
在桥梁运营过程中，车辆与桥梁之间的相互作用会产生复杂的振动现象，这种现象被称为车桥耦合振动。
车桥耦合振动不仅影响行车的平稳性，还会对桥梁结构产生动应力，进而影响桥梁的疲劳性能。
因此，对基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估进行研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在深入探讨车桥耦合振动对桥梁动应力和疲劳性能的影响机制，通过理论分析和数值模拟相结合的方法，建立桥梁动应力分析及疲劳性能评估的理论框架。
文章首先回顾了车桥耦合振动理论的发展历程和研究现状，然后详细阐述了车桥耦合振动的基本原理和计算方法。
在此基础上，建立了桥梁动应力的分析模型，并通过实例验证了模型的有效性和准确性。
随后，文章进一步探讨了桥梁疲劳性能评估的方法和技术，结合工程实例进行了详细的分析和讨论。
本文的研究结果将为桥梁设计、施工和维护提供重要的理论依据和技术支持，有助于提升桥梁的安全性和耐久性，推动交通运输业的可持续发展。
本文的研究方法和成果也可为其他相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、车桥耦合振动理论基础车桥耦合振动分析是桥梁动力学领域的重要研究方向，旨在揭示车辆与桥梁结构之间相互作用对桥梁动力响应的影响。
车桥耦合振动涉及多个复杂因素，包括车辆动力学特性、桥梁结构特性以及车桥之间的相互作用力。
在车辆动力学方面，需要考虑车辆的质量分布、悬挂系统刚度与阻尼、车轮与轨道之间的接触特性等因素。
这些因素直接影响车辆自身的振动特性，进而影响到车桥耦合振动中的动力传递。
桥梁结构特性则包括桥梁的跨度、截面形状、材料特性以及支撑条件等。
桥梁结构的动力学特性对车桥耦合振动响应起着决定性作用。
例如，桥梁的固有频率、模态振型等参数会直接影响车桥耦合振动的动力传递和分布。
车桥之间的相互作用力是车桥耦合振动的核心问题。
钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析
ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｌ ａ ｓ ｏ ｈ ｒ ｉ ａ ｓｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｒｄ ｅｗｉｈ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｕ ｉ ｒ ｖ ｌ ｃｔｅ ｎ ｈ ｒ ｉ ｒ ｋ ｎ ｈ ｙ ａ ｃ ｏ ｄ ｆｔ ｅ ｔ ａ ｎ ｐ ｓ ｉ ｇ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｂ ｉ ｇ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｎ ｆ ｍ ｅ ｏ ｉｉｓ ａ ｄ ｔ ｅｔ ａ ｎ ｂ ａ ｉ ｇ ｏ
ａ ｐ ｃｆ ｄ ｐｏ ｎｔｏ ｈｅｂｒｄ ｔ ｏ ｅ ｒ ｑ ｅ ｌ ｃｔｅ ． Ｔｈｅ ｔ ｓ ｅ ｕｌｓ ｏ ｈｅ ｒ ａ ｉ ｇｅａ ｈｅｃ ｌｕ— ｔａ ｓ ｅ ｉｅ ｉ ｎ ｔ ｉ ｇｅ ｗｉｈ ｓ ｍ ｅ ｕｉｄ ｖｅ ｏ ｉｉｓ ｅ ｔｒ ｓ ｔ ｆｔ ｅ ｌｂｒｄ ｎｄ ｔ ａ ｃ ｌｔ ｄ ｒ ｓ ｔ ｆｔ ｒ ｉ ｂ ｉｇｅ ｃ ｕ ｉ ｂ ａ ｉ ｎ ｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ｔ ｇｅ ｈｅ ．Ｉ ｓ ｄ ｍ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｅ ｅ ｕｌｓ ｏ ｈｅ ｔ ａｎ— ｒｄ ｏ ｐｌｎｇ ｖｉ ｒ ｔｏ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｏ ｔ ｒ ｔｉ ｅ ｎｓ ｒ ｔ ｄ：Ｔｈｅ ｂ ｉ ｅ ｉ ｆ ｒｄｇ ｓ ｏ
文 章 编 号 ：１ ０ — ３ ０ ２ ０ ） ４ ０ ９ — ７ ０ １８ ６ （ ０ ６ ０ — ０ ５ ０
钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动 力试验 及 车桥耦合振动分析
施 洲 ， 夏 招广 葛 玉 梅 ，
（．西南 交 通 大 学 土 木 工 程 学 院 ，四Ｊ 成 都 ６ ０ ３ ；２ 南 交 通 大 学 应 用 力 学 与 工 程 系 ，四Ｊ 成 都 ６ ０ ３ ） １ １０ １ ．西 Ｉ ｌ １０ １ 摘 要 ： 跨 径 １０ｒ 对 ４ ｎ的铁 路 钢 管 混凝 土劲 性 骨 架 提 篮 拱 桥 进 行 全 桥 动 力 试 验 。 采 用 脉 动 法 测 试 其 自振 特 性 ；
劲性骨架钢管混凝土拱桥动力响应分析_杨光强
1 / 2跨上弦弯矩时程曲线一
力的 峰 值 位 置 一 般 出现在 1/4 跨、 1 /2 跨 位 置 附 近, 在 表 中以 置 荷载作用位 标 识, 表 示 动
波 动 的 反 应 比 较 灵 敏。 总体而 言 当车 辆以 一定
力放 大 系 数 是 从 该 位置 附 近 有 限 范 围
图 8 1 / 2跨上弦弯矩时程曲线二
图 4 1 /4 跨挠度时程曲线二 图 3 1 /4 跨挠度时程曲线一 图 2 1 /2 跨挠度时程曲线二
集中力 作 用于 桥面 板中 间 并 以 不 同 的 速 度 10 m /s 、 20 m / s 从 左 向 右 移动。同 时计 算 一工 况 关闭动 态 积分 效 应 , 作 一多荷 载 步的 静态 分析 作为影 响 线分 析 , 用 来 与动态 分 析作 比 较。考 虑到加 单 位荷 载 时 , 在 积分计 算 中精 度会 受到 损失的 问 题 , 因 此取 集 中 力为 500 kN, 即为一 辆重车 的 重量 加 载。在 不同荷 载 移动 速度 通过 桥面时 的 动态 时程 反应 以及与 影 响线 的比 较分 析见 图 1 ~ 图 12。因 图 中将不 同 速度 的时 程曲 线放到同一图中 , 因此
图 5 1 / 2跨上弦轴力时程曲线一 节点 位置 1 /4 跨 1 /2 跨 荷载作用 位 置 1 / 4跨 1 / 2跨
程
结
构
时,
1 /2 跨、 1 /4 跨位置处的挠度时间历程曲线在影 响线位
置附近有明显波 动。说明 当车 辆以一 定的 速度 过桥时 动力 效应还是比较明显的 , 且速度越 大动力效应也越大。
【 中图分类号 】 TU 311 3 州河大桥为 连接 重庆和 达州 的高速 公路 桥梁 , 设 计为 钢管混凝土劲性骨架 中承式拱桥 , 净跨径 160 m, 矢跨比为 1 /3 5 的圆弧线 , 拱轴半径 94 607 m, 计算跨径 163 015 m, 计算矢高 45 714 m, 桁高 3 5m, 桥 梁全长 171 2 m。拱肋 为钢管混凝土劲 性骨 架组成 的桁 架结构 , 全桥 共分 3 片拱 肋。中间拱肋为上下各三根 351 8, 内灌 C40 和外包 C50 混凝土的钢管混凝土弦杆 , 边拱肋 为上下各 两根 351 8, 内灌 C40 和外包 C50 混凝 土的钢 管混凝 土弦杆。吊 杆 ( 立 柱 ) 间距为 10 m 和 10 2 m, 布置为 3 + 3 10 2 m。 10 2 m + 11 10 m
钢管混凝土提篮拱桥动力特性分析
钢管混凝土提篮拱桥动力特性分析摘要：本文采用大型有限元程序建立了一座钢管混凝土提篮拱桥的空间有限元模型，对该桥的动力特性进行了计算，并详细分析了该桥产生各振型特点的原因，为同类型桥梁的优化设计、健康检测及维修提供一定的参考。
关键词：钢管混凝土提篮拱桥；动力特性；自振频率；振型中文图书分类号：448.22 文献标识码：a钢管混凝土提篮拱桥以其轻质高强、稳定性好、施工快捷、造型美观等独特优点，近十几年来，在我国公路和城市桥梁建设中得到了迅速发展。
然而，在其向着大跨、轻型、柔性化方向的不断迈进中，桥梁结构的动力性能也越来越受到关注。
桥梁结构的动力特性是其动力性能分析的重要参数，包括自振频率、振型及阻尼比等，反映了桥梁的刚度指标。
它取决于结构的组成体系、刚度、质量分布以及支承条件等，对于正确地进行桥梁的抗震设计、车振分析及抗风稳定性分析等都有着重要的意义[1]。
本文在收集动力特性分析资料的基础上，借助空间有限元程序计算、分析了一座钢管混凝土提篮拱桥的动力特性，对深入认识钢管混凝土提篮拱桥的动力性能有一定的参考价值。
1 工程背景花周大桥位于广西重点高速公路工程----南宁(坛洛)至百色高速公路隆安互通式立交连接线上，全长341.2 m，主桥为2孔净跨123 m的钢管砼中承式提篮拱桥。
主拱采用两条分离的单管式拱肋，矢跨比1/3.95，两拱肋在竖直面内向桥轴线侧倾10°形成提篮式。
拱肋采用1根φ1580 mm钢管，钢管壁厚拱顶δ=24 mm、拱脚δ=26 mm，弦管内灌c50微胀砼。
每跨两拱肋之间设12道横撑，如图1所示，横撑规格依次如下：1号、3号主管φ1000mm×16mm、撑管φ820mm×14mm；4号、5号主管φ920m×16mm、撑管φ720mm×14mm；2号φ820mm×14mm；6号φ720mm×14mm。
1号横撑主管内灌c50微胀砼,其余横撑均为空钢管结构。
钢管混凝土提篮拱动力特性分析
公
路
交
通
科
技
２ ０ 年 ６月 ０２
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｈ ＹＡ Ｄ Ｔ Ａ Ｓ Ｏ Ｔ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｒ Ｈ Ａ Ｄ Ｏ Ｒ Ａ ＦＨ Ｇ ＷＡ Ｎ Ｒ Ｎ Ｐ Ｒ Ａ ＩＮ Ｒ Ｓ Ａ Ｃ Ｎ
文 章 编 号 ：１０ｑ２８ （０２ ３ ０３０ ０２ Ｙ６ ２ ０ ）０－ ６—３ ０
对上述 因素进行 分析 ，能够 为合 理 、安全 的设 计提供 参考依据 。
动 力 特 性 ； 内倾 角 ；横 撑 布 置 ； 吊杆 形 式
中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ 、２ ４８２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄ ｎ ｍｉ Ｐ ｏ ｅｔ ｎ ｌ ｉ ｏ ｏ ｃｅｅ Ｆｌ ｄ Ｓｅ ｌ ｕ ｕａ ＣＦ Ｔ ｃ ｒ ｇ ｓ ｙ ａ ｃ ｒｐ ｒ Ａ ａ ｓ ｆ ｎ ｒｔ ｉ ｔｅ ｂ ｌ ｙ ｙｓ Ｃ ｌ ｅ Ｔ ｒ（ Ｓ ）Ｘ Ａｒｈ Ｂ ｉ ｅ ｄ
用 。 四川 省 旺苍 县东 河 大桥 是 国 内首 次采用 钢 管混 凝
两 拱肋 外 倾 的异 形 （ 宝形 ）拱 。 而提 篮拱 能有 效 地 元
提 高拱 桥 的横 向稳定 性 ，使 相 同截 面 尺 寸 的拱肋 较 平 行 拱有 较 大 的整 体横 向刚度 。常规 的结构 静 力分 析 表
ｂ ｄ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｒｐ ｒ ｒ ｅ ｏｇ ｖ ｕ ｇ ｓ ｏ ｏ ｅ ｉｎｎ ｉ ｉ ｄ ｂ ｄ ｅ ． ｉ ｒ ｇ ｙ ａ ｃ ｐ ｏ ｅ ｔ ｉ ｏｄ ｒｔ ｉｅ ｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｆｒｄ ｇ ｉｇ ｔ ｓｋ ｎ ｒ ｇ ｙｎ ｉ ｓ ｈ ｉ ｓ Ｋ ｙ ＷＯ ｅ ￣Ｓ Ｃ Ｓ ： Ｆ Ｔ；Ｘ ｒｈ ｂ ｄ ｅ ａ ｃ ｒ ｇ ；Ｄｙ ａ ｃ ｐ ｏ ｅｔ ；Ｌ ａ ｉ ｇ ａ ｇｅ；Ｓ ｓ ｅ ｄ ｎ ｏｅ ｍｏ ｅ ；Ｂ ａ ｅ ａｌ ａｉｎ ｉ ｎ ｍｉ ｒ ｐ ｒ ｙ ｅ ｎｎ ｌ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉｇ ｐ ｌ ｄ ｒｃ ｌｏ ｔ ｃ ｏ
钢管混凝土提篮拱桥施工过程结构分析
（ 东 省 冶 金建 筑设 计 研 究 院 广 广 州 ５ ０ ８ ） １０ ０
摘 要 以跨 径 １ ２ｍ 钢 管 混凝 土提 篮拱 桥 为 例 ， 用 大 型有 限元 软 件 Ｍｉａ ｉｉ建 立 空 间 计 算 １ 采 ｄ ｓｃ ｌ ｖ 模 型 对 结 构 施 工 过 程 进行 了 有 限 元 模 拟 ， 析 了 施 工 过 程 中 结 构 的 应 力 和 变 形 情 况 ． 桥 梁 结 构 分 为
［ ］ 石 宜 乐 ． 腿 刚 构 式 桥 温 度 应 力 分 析 Ｌ］ 福 建 建 筑 ， ３ 斜 Ｊ．
２０ ０６（ ５）： ６０ １ ３． １ —６
用 ［］ 公 路 ，０ ９ １ ） １— １ Ｊ． ２０ （Ｏ ：７２ ．
Ｍ ｅ ｈ ｎｉ ａ ｃ ａ ｃ ｌＣｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ｎｔＬｅ ｇ ｄ Ｒｉ ｉ ａ ｅ Ｂｒ ｄｇ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｓ ａ ｃ ｆＳ ａ ｇ ｅ ｇ ｄ Ｆｒ ｍ ｉ ｅ
施 工 过 程 中 ， 工 方法 和施 工 顺 序 对 桥梁 最 终结 施
收 稿 日期 ：０ ０１ —１ ２ １—０１
Ｌ 一１ ２ｍ， １ 拱肋 平 面 内矢 高 ｆ 一２ ． 矢 跨 比 ２ ４ｍ， ｆ Ｌ 一 １：５ ／ ，ｍ — １ ３ ７ 拱 肋 在 横 桥 向 内 倾 ．４，
性 的弱点 得 到克 服 。另一 方 面 ， 凝 土 内填 于钢 混 管 内 ， 强 了钢 管 的管 壁 稳 定 性 ， 度 也 得 到 提 增 刚
跨 径 １ ２ｍ 钢 管 混 凝 土 提 篮拱 桥 位 于湖 北 １
省境 内 ， 跨 京 珠 高 速 公 路 ， 交 角 度 ３ ． ３ 。 上 斜 ５ ３５。
施 工 控 制提 供 了 依 据 。 该 桥 成 桥 线 形 与 设 计 线形 吻合 良好 。 工 控 制 效 果 显 著 。 施 关 键 词 钢 管 混凝 土 提 篮 拱 桥 施工过程 结 构 分 析
车速对大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动的影响分析
作者简介 ： 舒 （９ １ ， ， 刘 １ ８ 一） 女 黑龙江哈 尔滨人 ． ￣Ｏ 究生 ． 究方 硕－ ｔ ＂ 研
混凝土技术最 早是在前苏 联、 美国、 日本 以及 西欧等 国家得 到较 好的发展 与应用 。在我 国， 钢管混凝土材料 已被广泛应 用于建筑 行业 。在桥梁 工程 方面， 钢管混凝土材 料也被广泛 采用 ， 主要应用 于大跨径 拱桥 ， 已经 建成 数 量可观 的钢 管混 凝土拱桥 ， 在特殊情况下也被用为桥 墩材 料。 钢 管混凝土组合材料 ， 结合两种不 同力学性 质材料的优
的位置等 。
进行了不少研究 ，提出了一个较为综合 的模 型来模拟桥梁与 汽车共同作用组成的系统 ， 但在实际应用时有一定的局限性 。
１ 车桥 耦合 振 动
在车辆动荷载作用下或者风力 、 地震、 面运动作用 下， 地 桥梁结构产生 的振动会增大 结构所受 的内力， 能引起 结构 可 的局部疲 劳损伤 ，或者会影 响桥梁行 车的舒适性与 安全性 ， 甚至使桥梁完全破坏 。所 以， 桥梁的设计计算 中都包含有车
维普资讯
：
蒋
Ｔｈｌ ＆ｃｏ Ａ ｓ ｍｕａｎＴＣ ｅ ｏｙ Ｅｎｙ ｅｏ ｏ ｎｔｓＥ ） ｃ ｏ ｏｍｉ ｒ Ｃｍｉｉ （Ａ ｎｇ ｎ ａｆ ｃｏ
车 ｊ 跨度 渥 攥 橇 Ｄｔｔ 分Ｉ 速ｌ Ｉ 大 管 橇车 食 ｌ ｉ ｊ ｍ ｝
点， 具有独特的工作特点 ： 弹性工作而塑性破坏 ， 承载力高而
构任 意时刻 的振动情况也会改变桥梁对车辆 的作用 力， 进而
改变车辆 的振动情况 两个体系 的振动相互影响、 相互制约 ，
劲性骨架钢管混凝土拱桥动力响应分析
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枘 重 军 的 重 量 加 载 。征 在
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— ５ 见 ～ ２因 析 图１ 图１ 图 。
而使动力分析大为简化 Ｊ 。通过对 劲性 骨架钢 管混凝 土拱 桥进行动力响应 分析 ，可 为以后设 计工作 提供一 定 的理论
依据。移动荷 载通过桥面 的动力响应 分析如下 。
［ 收稿 日期］２０ ０ ２ ０ ６— ６— ９ ［ 作者简介 ］杨光 强，研 究生 ，助理 工程 师；邓 晓红，
龄
桥跨 结构 的动 力响应分析 角度 而言 ，冲击 系数源 于三个 方 面 ：理想 的移动荷 载作用 桥面 引起桥跨结 构 的振动 ，引 起 动力放大；车辆 自身的振动使 其加 载在桥 面上 的力 也有 一
－ ｝ ： ：Ｌｊ： 同Ｊ移 速 ｏｌ ＋：卜ｉ：：ｆ 荷 动 度 过 ： 叶＿一 ＿一｝ ｌ 一 叶： 土： ¨ 卜 ｊ 一： 一 ±一 ｛ 卜十一 士 ｛ ｊ不 １ 载 ，“ 叉 通
分析
模拟 移动荷 载通过
桥 面 方 法 如 下 ： 采 用
钢管混凝土劲性骨架中承式拱桥 ，净跨径 １０ ｍ，矢跨 比为 ６
１３ ５ ／ ． 的圆弧线 ，拱轴半径 ９ ． ０ ４６ ７ｍ，计算跨径 １３０ ５ｍ， ６ ． １ 计算矢高 ４， １ ５ ７４ｍ，桁高 ３５ ．ｍ，桥梁全 长 １ １２ｍ。拱 肋 ７ ． 为钢管混凝土劲性 骨架组成 的桁架结 构 ，全桥共 分 ３片拱 肋 。中间拱肋为上下各三根 ４ ５ ×８ ， １ ，内灌 Ｃ ０和外包 Ｃ ０ ３ ４ ５ 混凝土的钢管混凝 土弦杆 ，边拱 肋为上下 各两根 ４ ５ ， １×８ ３ ， 内灌 Ｃ ０和外包 Ｃ ０混凝 土的钢管混 凝土弦杆 。吊杆 （ ４ ５ 立 柱 ）间距 为 １ ０ｍ和 １． ０２ｍ，布置为 ３×１． ０２ ｍ＋１ １×１ ０ｍ
钢管混凝土拱桥静动力特性分析
钢管混凝土拱桥静动力特性分析摘要：钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点，近年来在我国桥梁建设中迅速发展。
随着钢管混凝土技术的不断发展，钢管混凝土拱桥的跨径不断的增大，其静力性能、动力性能的研究显得越来越重要。
本文展示了钢管混凝土拱桥的应用与发展，并通过大型有限元软件Midas/Civil对跨径为575m的某中承式钢管混凝土拱桥进行了静力特性和动力特性分析，并通过查阅资料文献，论述可钢管混凝土拱桥地震响应的特点，并对今后钢管混凝土拱桥的性能研究提出了建议。
关键词：钢管混凝土拱桥；静力特性；动力特性；地震响应；中图分类号：O 319.56 文献标志码：A 文章编号：1674-0696（2011）1 钢管混凝土拱桥的应用与发展"钢管混凝土构件"是指用混凝土填充空心钢管而形成的一种复合构件，是集钢管和钢筋混凝土优点于一体的新型构件。
由于钢管混凝土结构具有抗压能力强、安装方便等优点，钢管混凝土框架拱桥发展迅速。
在中国短短的6年间建了10座钢管混凝土拱桥。
2 静力特性2.1有限元模型以主跨为575m某中承式钢管混凝土拱桥为例，利用大型桥梁计算软件Midas/Civil用于分析桥梁的静动态特性。
全桥共有13546个单元，节点5431个，其中梁单元9650个，桁架单元64个，板单元3832个，边界条件取用一般支撑与弹性连接。
为综合考虑整个桥梁的静力特性，选择了恒载荷、活载荷、混凝土收缩徐变等参数来分析桥梁结构的静力特性。
2.2恒载效应分析恒载考虑：自重、二期。
钢材为Q345，容重取，混凝土为C70，容重取；二期恒载考虑桥面铺装、桥梁附属设施的自重。
根据有限元模型进行计算，计算得到恒载作用下钢管混凝土拱肋竖向位移，其中最大竖向位移为-564 mm，它发生在拱肋的近跨中段。
拱肋上弦杆混凝土在拱顶部位的最大压应力为-0.17 MPa，在拱脚部位的最大压应力为-0.19 MPa，在拱肋下弦杆混凝土的最大压应力为-0.19 MPa。
东莞水道特大桥钢管混凝土拱桥动力特性分析
2 结构动力分析的有限元方法
有限元计算结构无阻尼自由振动方程为: [M ] { !} + [K ] { } = 0 其特征方程 ( 频率方程 ) 为: | [ K ] - ! [M ] | = 0 其中: [ K ] , [ M ] 和分别为结构的刚度矩阵、 质量矩
2
图 2 东莞水道特大桥 ( 主桥 )空间有限元模型
1 工程概况
桥梁结构的自振频率与主振型是进行结构动力 分析和抗震设计的重要参数 , 也是使用阶段判别桥 梁是否损伤的基本依据 , 在桥梁检定和验收规范中 对桥梁的竖向和横向自振频率均有 一定限值的规 定。对桥梁结构自振特性的正确模拟与分析 , 无论 在桥梁抗震设计方面, 还是在监测和维护等方面都 具有十分重要的意义。 东莞水道特大桥 ( 主桥 ) 为三孔 50 m + 280 m + 50 m分离式中承式拱桥 ( 图 1) , 主跨拱肋采用钢管
振型阶次 1 2 3 4 5 6 频率 /H Z 0. 378 2 0. 686 9 0. 707 2 0. 715 6 0. 821 4 1. 025 3 振型特性 主拱肋和桥面板对称侧弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板反对称竖弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板反对称侧弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板对称侧弯 , 方向相反 主拱肋和桥面板对称竖弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板对称侧弯扭转耦合
3 桥梁空间有限元模型建立
采用结构分析通用有限元软件 ANSYS 建立全 桥有限元模型。在该模型中, 主拱肋、 腹杆、 风撑、 吊 杆横梁、 纵梁、 立 柱、 拱 座和 基础等 处理成 梁单元 ( B eam 44 单元 ), 考虑到现浇纤维 混凝土桥面系刚 度的贡献, 将其刚度折算到纵梁上。吊杆和系杆等 效为空间杆单元 ( L ink10 单元 ), 通过初应变考虑初 张力, 主跨桥面系用空间梁格模拟。桥梁空间有限 元模型如图 2 所示。 计算采用的初始常数为: 钢材的弹性模量 2 . 1 10 P a , 钢丝弹性模量 1 . 95 10 P a , C50 混凝土弹 11 3 性模量为 3 . 45 10 P a , 钢材密度取 7 850 kg /m , 混凝土密度取 2 500 kg /m 。主拱钢管、 钢管内填混 凝土以混凝土和钢材的实际用量计算平均密度值 , 桥面铺装层和桥面其他构造的质量计人桥面板的密 度中。 ( 1) 钢管混凝土组合截面特性分析 90
钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究
钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究摘要：随着城市交通的发展和交通运输的日益繁忙，钢—混组合梁桥作为重要的城市交通枢纽，承担着巨大的交通压力。
然而，在长期的运营过程中，钢—混组合梁桥常常会遭受车辆荷载带来的振动和局部疲劳问题，这对桥梁的安全可靠性提出了挑战。
本文通过对钢—混组合梁桥车桥耦合振动以及局部疲劳的研究，旨在为提高桥梁的耐久性和减少维修成本提供理论支持。
1.引言钢—混组合梁桥是一种采用钢结构和混凝土结构相结合的桥梁形式。
其结构特点为钢负责承受水平荷载和高弯矩力，混凝土负责承受垂直荷载和低弯矩力。
这种桥型结构是传统混凝土桥和钢桥的结合，兼具了两种材料的优点。
然而，由于车辆荷载的作用，桥梁会产生振动，从而引发局部疲劳破坏。
因此，针对钢—混组合梁桥车桥耦合振动以及局部疲劳进行研究具有重要的现实意义。
2.车桥耦合振动分析车桥耦合振动是指运行车辆的振动会导致桥梁结构的振动，并且车桥振动与桥梁振动相互影响。
车桥耦合振动可以通过数学模型进行分析和预测。
通过建立动力学方程、运用傅里叶变换等方法，可以解决车桥耦合振动的问题。
实际工程中，可以利用有限元软件对桥梁进行车桥耦合振动分析，并可以预测车桥振动对桥梁结构的影响。
3.局部疲劳研究桥梁的局部疲劳指的是在特定的应力范围下，桥梁结构发生疲劳破坏的现象。
在钢—混组合梁桥中，常常会出现焊缝和连接件等局部部位的疲劳损伤。
局部疲劳的研究需要利用疲劳试验、应力分析等方法，以确定桥梁在不同工况下的局部疲劳特性。
通过分析局部断裂机理，可以提出针对性的改进措施，增强桥梁结构的抗疲劳能力。
4.耐久性改进措施为了提高钢—混组合梁桥的耐久性和减少局部疲劳破坏，可以采取以下措施：4.1 结构优化设计：通过优化桥梁的几何形状和剖面尺寸，减小悬臂长度和跨距，以降低桥梁的自振频率，从而减少车桥耦合振动。
4.2 车辆配置优化：调整交通流量和车辆速度，减少车辆对桥梁的荷载作用，降低桥梁的振动响应。
大跨度提篮拱桥车桥耦合振动分析
振 第２ ７卷第 ２期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＡＴ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ ＢＲ Ｉ Ｓ
大跨 度 提篮 拱 桥 车桥 耦 合振 动 分析
罗 浩 ， 郭 向荣
（ 中南大学 土木建筑学 院， 长沙 ４ ０７ ） １０ ５
桥 的重 要形式 之一 ， 由于 拱 肋 内倾 ， 同条件 下 其静 力 相
＆ ± — ｑ ｌ … Ｕ ￣ｌ ｔｔ ＇ ｆ
一
稳定性 能 比平 行肋要 好 ， 且它 造 型美 观 ， 而 常被 用来 作
为城市 的标 志 性 建 筑 。但 应 注 意 到 ， 篮 拱 拱 肋 内倾 提
收稿 日期 ：２０ ０ ０ 修改稿收到 日期 ：０７— ７— ６ ０７— ５— ８ ２０ ０ ０ 第一作者 罗 浩 男， 博士 ，９ ３年 ３月生 １８
驻值 原 理及 形成 矩 阵 的“ 号 入 座 ” 对 法则 进 行 凝 聚 ， 这样 每 个梁段 截 面 （ 段单 元 节 点 ） 的 自由度数 为 ７ 梁 总 个（ 若再 忽 略扭转 变形影 响 ， 的 自由度数 即为 普 通空 总
中图 分 类 号 ：Ｕ ４ ． ４１ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
拱 桥 ， 桥梁 的发展 史 上 曾经 占有 重要 地 位 ， 在 迄今 为止 ， 已有 三千 多 年 的 历史 ， 因其 形 态 优 美 、 价 经 并 造 济 、 载潜力 大而 得到广 泛 的应 用 Ｊ 承 。提篮 拱 桥 是 拱
采用计 算机 模 拟方 法 ， 算 了列 车 以不 同车 速 通 过 该 计 上 承式 大跨 度提 篮 拱 桥 的 空 间 振 动 响应 ， 算 该 桥 是 检 否具有 足够 的横 向 、 向刚度 及 良好 的运 营平 稳 性 ， 竖 所
大跨度钢管混凝土提篮拱桥车桥耦合分析
大跨度钢管混凝土提篮拱桥车桥耦合分析
摘要：本文以240米跨度的钢管混凝土提篮拱桥为例，运用结构动力学以及有限元原理，分别建立了车辆和桥梁动力分析模型，由动力学势能不变值原理与形成矩阵的对号入座法则建立空间振动方程，并对车桥耦合空间响应进行了计算分析，结果表明桥梁响应和列车脱轨系数、轮重减载率均满足相关规定，为同类桥梁设计提供参考。
关键词：钢管混凝土拱桥,车桥耦合,空间振动方程
钢管混凝土拱桥是一种由混凝土和钢材两种材料组合而成的新型桥型，在钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀和钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。
同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。
为了增强桥梁结构整体的横向刚度，提高了结构的稳定性，拱肋往往采用提篮的形式，这也使得桥梁整体的线形更加优美，鉴于此，大跨度钢管混凝土提篮拱桥具有很好的发展前景。
目前我国已有多座钢管混凝土拱桥处于设计施工阶段，但是针对该类型桥梁的动力特性研究成果甚少。
因此，该类桥梁的车-桥耦合动力性能进行研究将有着十分重要的工程意义[1]。
1 工程概况
某上承式钢管混凝土拱桥，总体布置图如图1所示。
下部拱的跨径。
大跨度钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析的开题报告
大跨度钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析的开题报告一、选题背景与意义随着国内城市化进程的加速以及公路交通建设的不断加强，大跨度钢管混凝土拱桥作为一种结构性能卓越，造型美观，施工便捷的大型桥梁结构，受到越来越多的关注，成为了目前公路交通建设领域研究的热点之一。
然而，大跨度钢管混凝土拱桥在自然地震等外界因素的作用下，易发生振动、变形等现象，甚至可能导致桥梁塌陷，对人民生命财产安全造成极大威胁。
因此，深入研究大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性及地震响应规律，为其防震安全设计提供科学依据，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本文拟以大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象，重点探讨其自振特性和地震响应。
具体研究内容如下：1. 对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式进行分析和概述。
2.对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性进行分析，包括振型、振动频率、振动幅值等参数的计算和分析。
3.建立大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应计算模型，并利用ANSYS等有限元软件进行仿真计算。
4.分析大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应特性，在不同震级、不同地震波类型和不同桥墩间距等影响因素下，研究其震动传递机制，分析并预测其地震响应。
5. 针对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析的结果，提出相关的防震措施和加固方案。
三、研究方法本文主要采用理论分析、有限元仿真计算和实验测试等多种研究方法，具体内容如下：1.理论分析：通过对大跨度钢管混凝土拱桥结构形式、自振特性和地震响应规律等进行分析，建立相应的理论模型，为实验测试和有限元仿真提供理论依据。
2.有限元仿真计算：利用有限元软件ANSYS等工具，建立大跨度钢管混凝土拱桥地震响应计算模型，并进行相应的仿真计算，以验证理论分析的正确性和准确性。
3.实验测试：利用工业CT、激光测量等先进测试手段，对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形态、材料力学性质和振动响应等进行实验测试，为理论分析和有限元仿真提供实验数据。
四、预期成果本文预期将对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性和地震响应规律进行深入研究，并得到以下成果：1.阐明大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式、自振特性和地震响应规律等方面的研究现状和发展趋势。
铁路提篮拱桥钢管混凝土劲性骨架施工控制研究的开题报告
铁路提篮拱桥钢管混凝土劲性骨架施工控制研究的开题报告一、选题的背景和意义铁路桥梁作为铁路交通的重要组成部分之一，起到了极其重要的作用。
其中，提篮拱桥是一种结构优美、节点简单、适用范围广泛的桥梁形式，因此在铁路桥梁中得到了广泛的应用。
而其中钢管混凝土劲性骨架作为提篮拱桥的桥梁结构中的关键构件，在提高提篮拱桥的承载能力、提升铁路运输效率等方面具有重要意义。
因此，对于提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架的施工控制进行研究，对于完善铁路桥梁结构设计、提高施工效率、降低施工成本等方面都有着十分重要的现实意义。
二、研究的目的和内容本研究的目的在于探究铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制技术，为提高钢管混凝土劲性骨架施工效率和工程质量，降低施工成本提供参考和支撑。
具体研究内容如下：1. 钢管混凝土劲性骨架施工的工程组织与管理;2. 钢管混凝土劲性骨架施工的施工工艺与技术研究;3. 钢管混凝土劲性骨架施工的质量控制与监督;4. 钢管混凝土劲性骨架施工的安全管理与控制。
三、研究的方法和步骤本研究将采用理论研究和实证研究相结合的方式，具体步骤如下：1. 阅读相关文献，收集、整理和分析铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制方面的资料；2. 初步梳理铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架的施工控制流程和关键工艺节点；3. 开展理论研究，建立铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制的基本理论体系，并分析其应用的可行性和可靠性；4. 调查现有相关建筑工程项目的施工情况，进行实证分析，并通过现场实测等方法搜集铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制的相关数据；5. 基于理论研究和实证分析，提出提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制的具体应用方案，并进行可行性分析和经济效益评估；6. 最终形成系统化、系统实用的铁路提篮拱桥中钢管混凝土劲性骨架施工控制技术与方法体系，为提升工程质量、保障工程安全、提高工程效率、减少施工成本提供科学依据和支撑。
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钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及 车桥耦合振动分析
施 洲1 , 夏招广1 , 葛玉梅2
( 1. 西南交通大学 土木工程学院 , 四川 成都 610031 ; 2. 西南交通大学 应用力学与工程系 , 四川 成都 610031)
摘 要 : 对跨径 140 m 的铁路钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥进行全桥动力试验 。采用脉动法测试其自振特性 ; 动载试验中试验列车分别以不同速度匀速通过桥面及以一定速度在指定位置处制动 ,测试各工况下桥跨结构的 应变 、 位移 、 加速度的时程响应 ,并将实桥测试结果与该桥的车桥耦合振动计算结果作比较分析 。结果表明 : 该桥 具有良好的竖向和横向刚度及结构强度 ,整体动力性能良好 ,而通过列车对桥跨结构有一定的冲击作用 ; 实测动 力响应及其动力系数结果与理论计算结果相符较好 ,两者随着列车运行速度的增大而呈现相同的规律性 ; 列车运 行具有较好的安全性与舒适度 ; 该类型桥梁适用于大跨度铁路桥梁 。 关键词 : 钢管混凝土 ; 劲性骨架 ; 自振特性 ; 动载试验 ; 车桥耦合振动 中图分类号 : U448. 22 文献标识码 : A
的单元刚度矩阵及质量矩阵分别组集 , 形成整个结构 的刚度矩阵和质量矩阵 ,得到桥梁振动微分方程
( 1 ) [ M b ]{ X ¨ b } + [ Cb ]{ X b } + [ Kb ]{ X b } = { Fb } 式中 , [ M b ] 、 [ Cb ] 、 [ Kb ] 分别为桥梁的质量矩阵 、 阻尼 矩阵及刚度矩阵 ; { Fb } 为作用在桥梁上的节点力矢 量 ;{ X b } 、 { Xb} 、 {X ¨ 速度和加速 b } 分别为桥梁的位移 、 度列阵 。
2. 3 车桥之间的相互作用
根据轮轨接触点的力 、 位移与桥梁节点力 、 节点位 移的一致性条件 , 并考虑轨道不平顺 , 可以得到车辆与 桥梁之间的耦合关系 。可得车桥耦合振动的方程为 MB - M B 0 CB - CB - C T X ¨ XB B
0
MT KB - KB - ^ KB X ¨ T + - C ^B XB XT = CT FB FT XT + - KT KT
架的作用更突出其施工便捷性 。外包混凝土能有效保 护内部的钢管等不受环境侵蚀 , 更提高了结构的承载 能力 。该桥型的诸多优点使其更适合承载能力要求高 的大跨度桥梁 。公路桥梁已建成 420 m 跨的万县长
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铁 道 学 报
第 28 卷
江大桥等 [ 1 ] ,而此类大跨度铁路桥梁在国内外修建较 少 。吊钟岩特大桥位于赣龙铁路上 , 是主跨为 140 m 的上承式钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥 。其拱轴线为 m = 2. 514 的悬链线 , 矢高 31. 275 m 。拱肋为变高箱 形截面 ,宽 2. 2 m ,内倾角为 5. 872 6° 。拱肋先转体合 龙形成钢管劲性骨架 , 并在钢管内灌筑混凝土后作为 拱肋外包混凝土施工支架 。该桥也是国内第一座转体 施工的劲性骨架铁路拱桥 。 目前 ,列车与桥梁的耦合振动问题主要以理论分 析为主 ,车辆模型 、 桥梁模型 、 轮轨接触关系 、 激励源的 [2 ] 考虑以及数值计算方法是其重要内容 。而实施现场 试验并与理论分析相互验证的大跨度桥梁相对较少 , 日本的新干线 、 欧洲高速铁路上的部分桥梁实施了现 场试验 ,并与理论分析进行对比 [ 3 ] 。国内大跨度桥梁 仅有少数斜拉桥 、 钢桁梁桥等实施了现场动力试验及 [ 4 ,5 ] 理论分析 。为了解吊钟岩大桥的实际动力性能 , 对其实施了详细的自振特性以及列车动荷载下结构动 力响应试验 。并将试验结果与车桥耦合振动分析计算 结果作比较分析 。
速度运行并在指定部位制动 。测试主拱 、 立柱 、 纵梁的 竖向 、 横向 、 纵向加速度和位移振幅 , 以及构件截面的 应变时程响应 。具体的测点布置如下 : 应变测点布置 于拱脚 、 L/ 4 、 跨中处拱肋截面及拱上最高立柱的底部 截面 ,拱肋截面分别在拱背 、 拱背向下 20 cm 、 拱底向 上 20 cm 、 拱底处各布置 2 个测点 ,立柱截面在前后侧 面各布置 2 个测点 ; 加速度及位移振幅测点各布置 2 个于跨中截面 、 立柱上纵梁截面以及拱上最高立柱的 顶部 ,见图 1 。加度传感器来测量 ; 动应变由动态应变 仪测试 。
2 车桥耦合振动理论
2. 1 车辆动力学模型
车桥耦合振动分析中货物列车与试验列车相同 , 旅客列车以 ICE 列车 ( 1 机车 + 14 车辆 + 1 机车 ) 为 例 。货物列车车辆模型采用二系悬挂系统模拟 , 由车 体、 摇枕 、 侧架 、 轮对部件组成 ,共考虑 47 个自由度 [ 6 ] 。 旅客列车机车车辆模型均由一个车体 、 两个转向架及 4 个轮对 ( D F4 型机车为 6 个轮对) 组成 ,按二系悬挂系 统模拟 ,即轮对和转向架之间 ,转向架和车体之间各由 一系线性弹簧和粘性阻尼器组成的悬挂系统分别在纵 向、 垂向 、 横向连接 。旅客列车的车体和每个转向架各 考虑 5 个自由度 ( 浮沉 、 横摆 、 侧滚 、 摇头 、 点头) 。每个 轮对考虑 4 个自由度 ( 浮沉 、 横摆 、 侧滚 、 摇头 ) 。因而 4 轴车辆共有 31 个自由度 ,6 轴机车则为 39 个自由 度 。根据动力学普遍定理 ,可建立机车 、 车辆系统的运 动微分方程 。 2. 2 桥梁动力学模型 采用有限元法对该桥进行空间动力分析 。拱肋 、 立柱等均采用空间梁单元模拟 ,桥面采用板单元模拟 。 全桥有限元模型见图 2 。将每个单元在整体坐标系下
(1. School of Civil Engineering , Sout hwest Jiaotong Universit y , Chengdu 610031 , China ; 2. Dept . of Appl . Mechanics and Eng. , Sout hwest Jiaotong Universit y , Chengdu 610031 , China)
Dynamic Loading Tests and Vehicle2bridge Coupling Vibration Analysis of Concrete2f illed Steel Tube Stiffening2frame Reinf orced X 2style Arch Bridge
S H I Zho u1 , XIA Zhao2guang1 , GE Yu2mei 2
1 实桥动力试验测试内容与方法
采用脉动法测定全桥的前几阶自振频率 、 振型及 阻尼比 。沿桥跨方向等间距布置 13 个自振测点于纵 梁中线表面 。动力试验荷载是由 2 节 D F4 型机车及 15 节 C62 、 C64 型载重货车组成的列车 。试验列车以
10 ,20 , …,60 km/ h 的速度通过 ; 以 30 和 40 km/ h 的
Abstract : Dynamic loading test s were made over a railway co ncrete2filled steel2t ube stiffening2f rame reinforced X2st yle arch bridge wit h t he span of 140m. The f ree2vibratio n characteristics were tested wit h t he micro seism met hod. The dynamic respo nses of st rains , displacement s and acceleratio ns of t he st ruct ure were tested under t he dynamic loads of t he t rain passing t hro ugh t he bridge wit h different uniform velocities and t he t rain braking at a specifed point o n t he bridge wit h so me requied velocities. The test result s of t he real bridge and t he calcu2 lated result s of t he t rain2bridge co upling vibratio n were analyzed toget her. It is demo nst rated : The bridge is of sufficient st ruct ural st rengt h , vertical rigidit y and t ransver se rigidit y , and is of entirely good dynamic charac2 teristics ;t he passing t rain has t he impacting f unctio n o n t he st ruct ure ; t he dynamic respo nses and coefficient s measured o n site match well wit h t heoretical calculatio n , bot h show t he same regularit y against t he increasing t raveling velocities of t he t rain ; t he passing t rains have good safet y and co mfort performance ;t his t ype of bridge is suitable for lo ng2span railway bridges. Key words : co ncrete2filled steel t ube ; stiffening f rames ; f ree2vibratio n characteristic ; dynamic loading test ; ve2 hicle2bridge co upling vibratio n