铁路连续梁桥减隔震设计方案研究

为了对铁路连续梁桥减隔震设计方案进行对比研究,基于通用有限元软件SAP2000,以某三跨铁路连续梁桥为例,建立该桥的全桥有限元模型。对该桥采用铅芯橡胶支座进行减隔震设计,在7条典型地震波激励下对2种设计方案的减隔震效果进行计算分析,并将2种方案的结果进行比较。结果表明,2种隔震方案都能取得较好的隔震效果,但全桥隔震时制动墩地震响应隔震率优于制动墩隔震,且全桥隔震时梁体位移小于制动墩隔震。对铁路连续梁桥进行全桥减隔震设计,可以在较小梁体位移的前提下得到较好的隔震率,更有利于桥梁上部结构的安全。     

隔震连续梁桥结构以位移为基础的抗震设计方法

笔者对隔震连续梁桥结构提出了一种以位移为基础的抗震设计方法 ,建立了设计位移反应谱 ,给出了设计步骤 ,该方法可对对称与非对称隔震连续梁桥结构采用相同的设计步骤进行基于位移的抗震设计 ,最后对设计算例用振型分析和非线性时程分析验证了设计结果的合理性     

基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究

减隔震措施的合理配置是高速铁路地震经济性目标控制的关键。为了对采用不同减隔震装置的高速铁路连续梁桥抗震性能进行量化研究,基于桥梁系统地震易损性分析,选用4种减隔震方案进行对比分析。4种方案分别为:全桥抗震设计方案（方案1）、全桥双曲面球型隔震支座+粘滞阻尼器方案（方案2）、中墩摩擦摆+边墩普通支座与阻尼器配合方案（方案3）和全桥摩擦摆+边墩阻尼器方案（方案4）。结果表明:高烈度高速铁路桥梁须通过减隔震设计才能满足抗震设防目标,综合经济性和抗震性能2方面因素,方案4有效降低了结构内力响应和位移响应,为所列方案中的最优方案。     

采用减隔震支座提高桥梁结构的安全性

研究了减隔震技术对提高桥梁结构抗震安全性的作用 ,采用有限元动力非线性分析程序 ,对设置板式橡胶支座、铅芯橡胶支座的桥梁结构进行了非线性时程分析 ,分析中考虑了桥梁结构与减隔震支座的非线性特性。结果表明铅芯橡胶支座较板式橡胶支座具有较好的抗震性能 ,同时针对采用铅芯橡胶支座的减隔震桥梁 ,分析了支座参数变化对桥梁结构抗震安全性的影响     

第二松花江桥跨度30m简支T梁横向车桥动力性能研究

笔者通过分析了第二松花江桥跨度30m预应力混凝土简支T梁原桥及实施4种加固方法后,SS8牵引的旅客、DF4牵引的混编列车通过桥梁时,桥梁的横向动力响应,与试验结果进行了对比,总结了既有线铁路简支T梁桥的加固方法,并对该桥梁的加固工程提出建议。     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

高烈度区某特别不规则高层框架剪力墙结构基础隔震设计

以高烈度区某特别不规则的高层框剪基础隔震结构为研究对象,阐述了采用钢板叠层橡胶隔震支座(LNR、LRB)进行隔震的结构设计方法。针对不规则项及结构薄弱部位提出了加强措施。在设防烈度为8度(0.2g)的地震作用下,对该建筑的隔震及非隔震结构进行了动力时程分析。在罕遇地震下,对隔震结构的层间位移角、隔震支座的水平剪切位移、隔震支座的轴向拉应力、隔震层的抗风承载力进行了时程分析验算。研究结果表明:运用基础隔震技术可达到明显降低上部结构的地震作用的效果,提高特别不规则高层框架剪力墙结构的抗震性能及地震安全储备。     

基于应变和PSO-BP神经网络的连续梁桥损伤识别方法

以连续梁桥为研究对象,建立了基于应变的损伤识别方法。提出将伪比能变化率作为损伤识别指标,并针对BP神经网络易陷入局部极小的缺点,用改进粒子群(PSO)算法优化BP神经网络的权值和阈值参数,建立PSO-BP网络预测模型。通过建立一座三跨连续梁桥有限元模型,以桥梁易损区域作为损伤识别对象进行数值模拟。结果表明,以伪比能变化率作为损伤识别指标,可以很好地实现对桥梁单位置和多位置损伤的定位及损伤程度识别,损伤程度识别的最大相对误差为3.14%,且网络内插能力优于外延能力。与传统BP神经网络比较,PSO-BP神经网络拥有更为精准的预测能力。     

下承式系杆拱桥动力特性及地震响应分析

为了研究下承式系杆拱桥的动力特性及地震响应,以某座下承式系杆拱桥为研究对象,采用Midas/Civil软件进行有限元建模,研究分析不同的风撑设置形式与拱肋内倾角对桥梁结构的动力特性及地震响应的影响。经过研究分析得出结论:风撑设置形式对高阶自振频率存在较大影响,拱肋内倾角有利于拱结构受力要求,也能减少拱结构的位移,选择合适的拱肋内倾角,有利于桥梁整体结构受力要求。     

基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述

车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。     

基于车桥耦合振动的高速铁路系杆拱桥吊杆优化布置*

为研究吊杆布置形式对系杆拱桥动力特性的影响,以建成的某主跨度128 m系杆拱桥为工程背景,将车速、吊杆布置形式作为影响因素建立全桥有限元模型;车辆动力模型采用CRH2型动车组,并利用有限元软件ANSYS以及UM（Universal Mechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析;研究桥梁结构的吊杆布置形式以及列车过桥运行速度对系杆拱桥结构自振及动力响应的影响。结果表明:斜吊杆拱、网状吊杆拱能明显提高面内振动的自振频率,对面外振动影响微弱;随着速度的增加,位移、加速度、冲击系数等大致呈增大的趋势,且速度等级越高其增大趋势越显著,桥梁的各项动力响应参数均在规范允许限值内;3种不同吊杆布置形式相比较,桥梁跨中横向位移基本不变,网状吊杆拱可以明显降低跨中竖向位移峰值。     

基于模态参数的桥墩结构损伤识别数值研究

铁路简支梁桥桥墩横向振动时,可简化为墩顶具有集中质量的悬臂梁模型,地基约束用地基弹簧模拟。研究墩身的结构性损伤时,该模型与基底固结的悬臂梁模型原理相同。利用冲击振动试验法可以准确得到桥墩的一阶振型和一阶频率,利用这两个参数可以构造出一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差三个指标。以一混凝土悬臂梁为例,用一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差指标进行结构损伤识别的数值研究,总结了特征参数指标在结构损伤前后的变化规律。分析结果表明几个指标对损伤比较敏感。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

大跨度钢结构人行悬索桥受力性能对比分析

为了提高大跨度钢结构人行悬索桥的安全性能,以某实际工程为依托,采用有限元软件Midas/Civil建立整体空间模型,分析单缆体系和双缆体系在人群荷载和风荷载作用下的受力特点以及自振频率特性。结果表明:人群荷载作用下,双缆体系的底缆承担更多荷载,主梁挠度相比单缆体系减小约15%;风荷载作用下,两种结构体系主梁弯矩和挠度的变化趋势比较相似,双缆体系的弯矩和挠度均小于单缆体系;双缆体系的侧弯频率、竖弯频率、竖振频率以及侧振频率相比单缆体系均有所增加。双缆体系具有更优的力学性能,提高了工程安全性,并为类似工程的桥型选择提供有力参考。     

钢结构人行天桥自振频率优化分析

为了提高人行天桥的整体安全性,该文在结构设计的理论基础上提出了一系列有效措施。以楚雄市某钢箱人行天桥为依托,采用结构优化的方式,利用有限元软件建立参数化模型,以梁高和二期荷载为变量,以基频和时程为目标函数,分别将钢箱梁梁高增加20 cm和30 cm,将原混凝土铺装更换为轻型材料聚氨酯塑胶,天桥的基频提高到原来的两倍多。结果表明:梁高和铺装对人行天桥抗震性能有着显著的影响,增加梁高,采用轻型铺装,能有效地优化人行天桥的自振频率,保证了结构安全,可为类似结构的安全运行提供有力参考。     

预应力连续梁桥火损后的应变监测及分析研究

以实际火损钢筋混凝土预应力连续铁路桥梁工程为依托背景,对该梁体发生火灾后45天内的应变进行了紧密监测。围绕其经火灾高温后的应变变化、力学性能变化等,对所测得的实际应变监测数据进行了详细分析,研究了该梁体火损后应变随时间的变化特性,得出了桥梁结构火损后应变随时间的变化规律以及力学性能的变化等结论。为后期进行桥梁检测评定与维修加固奠定了坚实的理论基础。