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

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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］Ｕ４．２中４８２［献标识码］Ａ文
ｔｅｌｈｓａｕｆｔｒｄｇ．Ｂａｅｎｒｎｄｍｉｒｔｏｈｅｒｈｅｈａｔｔｔｓｏｈｅｂｉｅｓｄｏａｏｖｂａｉｎｔｏｙ，ａｉｉｎｌｔ・ｉｅｒｔｏｒｓｎｅ，ｉｔａｅｐｎｅｉｂｔｉｅｓａｈｇｈｓｇａ —ｏｎｏｓａｉｅｐｏｓｖｒｕｌｒｓｏｓｓｏａｎｄｆｏｔａｕｒｄａｃｌｒｔｏｉｎａｆＹａｔｎＹｅｌｗｖｒＢｒｄｅｏｎｈｕｕｎｒａｂｅｘｉａｉｎ．ＹａｔｎＹｅｌｗｖｒｂｒｄｅｒｍｈｅｍｅｓｅｃｅｅａｉｎｓｇｌｏｎａｌｏＲｉｅｉｇｆＬａｚｏｄｅｍｉｎｔｅｃｔｔｏｎａｌｏＲｉｅｉｇ § ｍｏｌｐｒｍｅｅｓｓｈｓｎｔｒｌｆｅｕｅｙ，ｄｄａａａｔｒ，ｕｃａａｕａｑｎｃｒａｍｐｎａｉｎｄｉｇｒｔａｍｏｆｖｂａｉｎ，ａｅｉｅｔｆｅｕｉｇｔｐａｐｃｉａｄｏｄｅｏｉｒｔｏｒｄｎｉｄｂｙｓｎｈｅｅｋｉｋｎｇｎｉｓｏｈａｔｃｓｔｃｓｉｕｂｓａｅｉｅｔｆｃｔｏｐｃｄｎｉｉａｉｎ，ａｄｒｃｍｐｒｄｎａｅｏａｅｗｉｈｈｆｎｔｅｅｎｔｍｏｅｅｕｔｎｄｖｒｆｅｔｅｒｌａｉｉｙｏｅｏｎｉｏｔｔｅｉｉｅｌｍｅｄｌｒｓｌｓａｅｉｉｄｈｅｉｂｌｔｆｒｃｇｔｎｉｒｓｌｓＴｈｄｅｉｅｎｍｉｒｐｒｉｓｃｎｂｅｓｒｅｓｔｅｂｓｓｉｈｅｆｎｔｌｍｅｔｍｏｅｐｔｅｕｔ．ｅｉｎｔｆｄｄｙａｃｐｏｅｔｅａｅｖｄａｈａｉｎｔｉｅｅｅｎｄｌｕｄａｉｉｉｎｇ，ｄｍａｅｄｔｃｉｎ，ｃｎｔｏａｇｅｅｔｏｏｄｉｎｉａｓｓｍｅｎｄｈｅｌｈｍｏｉｏｉｆｔｅｂｒｄｇ．ｓｅｓｎｔａａｔｎｔｒｎｇｏｈｉｅＫｅｙｗｏｒｓ：ｍｂｅｔｖｂｒｔｎ；ｐａａｔｒｉｅｉｃｔｏｄａｉｎｉａｉｏｒｍｅｅｄｎｔｆａｉｎ；ｍｏａｎｌｉｉｄｌａａｙｓｓ；ａｃｂｒｄｒｉｇｅＥ－ａｌｗａｌｉｎｌｔＣｍｉ：ｎｇｘａ＠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

ｔｅｄｎｍｉｌａｓｏｈｒｉａｓｎｈｏｇｈｒｄｅｗｉｈｄｆｅｅｔｕｉｒｖｌｃｔｅｎｈｒｉｒｋｎｈｙａｃｏｄｆｔｅｔａｎｐｓｉｇｔｒｕｈｔｅｂｉｇｔｉｆｒｎｎｆｍｅｏｉｉｓａｄｔｅｔａｎｂａｉｇｏ
ａｐｃｆｄｐｏｎｔｏｈｅｂｒｄｔｏｅｒｑｅｌｃｔｅ．Ｔｈｅｔｓｅｕｌｓｏｈｅｒａｉｇｅａｈｅｃｌｕ— ｔａｓｅｉｅｉｎｔｉｇｅｗｉｈｓｍｅｕｉｄｖｅｏｉｉｓｅｔｒｓｔｆｔｅｌｂｒｄｎｄｔａｃｌｔｄｒｓｔｆｔｒｉｂｉｇｅｃｕｉｂａｉｎｗｅｅａｌｚｄｔｇｅｈｅ．Ｉｓｄｍｏｔａｅａｅｅｕｌｓｏｈｅｔａｎ— ｒｄｏｐｌｎｇｖｉｒｔｏｒｎａｙｅｏｔｒｔｉｅｎｓｒｔｄ：Ｔｈｅｂｉｅｉｆｒｄｇｓｏ
文章编号：１０ — ３０２０）４０９ — ７０１８６（０６０ — ０５０
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６０３；２南交通大学应用力学与工程系，四Ｊ成都６０３）１１０１．西Ｉｌ１０１摘要：跨径１０ｒ对４ｎ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。

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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