步行力驱动的人群-桥梁系统耦合横向振动模拟研究

针对大跨径、细长、轻型化人行桥在运动人群荷载激励下异常振动问题,以简支梁作为桥梁基本模型,以社会力模型作为行人基本模型,描述行人步行速度和动态步行频率特征,建立考虑行人步行力驱动的人群-桥梁耦合振动模型,分析行人和人行桥相关参数对系统耦合横向振动的影响机制。研究结果表明：桥上行人数量超过一定规模后,会出现人群-桥梁系统同步及人行桥大幅度横向振动现象;同步过程可通过行人相位变化率判定,序参量R下限值为0.6时,系统达到同步状态;行人到达率增大,引发共振的临界人数逐渐下降,达到同步的时间趋于增加;行人到达率不变时,行人对人行桥振动的敏感度C值增加使系统达到同步时间降低;人行桥基本参数比例一定时,长度变化会对临界人数产生显著影响;阻尼比增加,结构产生大幅度横向振动的时间延长,达到一定值时,人群-桥梁系统不会发生同步。     

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。     

提速条件下小唐河大桥运营性能的安全性评价

针对提速后的小唐河大桥,运用动力检测方法,对其梁跨中的动挠度、横向振幅、横向及竖向加速度、振动频率,梁端横向振幅,墩顶横向振幅、加速度、振动频率,桥墩基础顶(承台顶)横向振幅等进行了测量。根据测量的结果对其进行安全性评价,评价结果表明:提速条件下各跨梁体的最大横向振幅均不满足规范的要求,墩顶、桥墩横向振幅值较大,承台顶的横向振幅也偏大,梁墩体系横向自振频率低,而各墩墩顶和梁体跨中的横向加速度值、梁体跨中竖向振动加速度值仍能满足规范的要求;梁跨具有足够的竖向刚度。根据评价的结果对小唐河大桥的加固提出了建议。     

起重机横向安全载荷的计算

起重机横向安全载荷有许多的计算方法,通过对其中两种计算方法的具体分析与比较,指出了两种计算方法的优缺点;并提出起重机横向安全载荷的计算应按照每台起重机的实际工况来选择合适的计算方法,为企业的安全生产提供安全保障。     

桥梁抗震主动控制的稳定性研究

主动控制应用于实际结构 ,需要考虑其控制效果的稳定性问题 ,为此 ,分析了桥梁抗震主动控制中可能出现的计算模型误差和系统误差 ,并讨论了应用H2 控制和H∞ 控制两种算法的稳定性。理论分析和仿真计算表明 ,在频谱特性不同的地震激励下 ,H2 控制和H∞ 控制两种算法都可以取得满意的控制效果 ;对于计算模型误差 ,H2 控制和H∞ 控制两种算法的鲁棒性相当 ,控制效果稳定 ;对于系统误差 ,H∞ 控制算法比H2 控制算法鲁棒性强 ,在较大的误差下可以保持控制效果的稳定性     

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。     

横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置(即设置1个火源和设置4个火源)对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。     

预应力混凝土连续小箱梁桥荷载试验研究

为评估鄂钢东西区连接公路桥在正常运营状态下的承载能力和安全性,选取该桥第一、三联的预应力混凝土连续小箱梁进行静、动荷载试验。在静荷载下测试最不利断面的应力和挠度,通过动荷载试验来测试该桥的自振频率、振幅和冲击系数,并与理论值进行对比。结果表明：主梁测试桥面的挠度校验系数和断面的应力校验系数的理论值大于实测值,其最大相对残余变形和残余应变率均不超过20%;第一、三联一阶竖向振动频率实测值分别为3.20、3.55 Hz,实测值均大于计算值,结构整体刚度满足要求;第一、三联实测桥梁冲击系数分别在0.12～0.16和0.15～0.18,桥梁在冲击荷载作用下能正常运营。在正常运营状态下,桥梁结构的整体刚度满足设计要求,且处于弹性工作状况,该桥的自振频率和冲击系数均在合理范围内,表明鄂钢东西区连接公路桥整体承载能力满足公路I级荷载要求。     

高速铁路路堤对地面环境振动的影响分析

为研究高速铁路路堤对地面振动的影响规律,建立了路堤-地基系统的三维快速拉格朗日动力计算模型,计算了均匀地基条件下列车通过路堤时引起地面不同方向振动的特点,分析了路堤高度和路堤体积模量对地面振动的影响。结果表明,列车通过路堤时引起的地面振动中以竖向振动和横向振动为主,地面振动强度随远离路堤的距离增加逐渐衰减,其中纵向振动衰减最快,竖向振动在一定的范围内出现了振动反弹增大的现象;路堤具有减轻地面振动的作用,并且随路堤高度和路堤体积模量增加,横向和竖向地面振动强度均表现出明显的减小趋势,可见对地面环境振动进行预测时应考虑路堤的影响。     

钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定

为了解析地预测钢筋混凝土桥墩在反复荷载作用下的非线性滞回特性 ,笔者运用实验中得到的力 -位移滞回曲线 ,对随轴压比、配筋率和配箍率的变化而变化的刚度和强度折减系数 ,进行了回归分析 ,并提出了计算表达式。按照笔者的理论力 -位移滞回模型 ,能预测现存钢筋混凝土桥墩的刚度和强度折减情况 ,对桥梁钢筋混凝土桥墩的可靠性和抗震性能的检验 ,有实用价值     

Tacoma大桥风振致毁事故机理分析与模拟

以Tacoma大桥风振致毁事故为例,从流体力学的角度系统分析了气流绕过桥体时流场对称性的破缺及其诱发桥梁振动的机理;并通过建立数值计算模型,采用Fluent软件对其进行了仿真计算。结果显示：当风速超过1m/s时,桥面上下侧压力对称性开始破缺,低压区从桥面的正下方（或正上方）逐渐向右移动,跨过右边墙后消失,同时在相反的一侧逐步形成低压区,然后又向右移动并逐渐消失,如此周期交替变化,并且在不同的风速条件下,交替变化的频率不同,其值随着风速的增加而逐步增大,但增长速率却随着风速的增加逐渐减小。     

少载荷级数下桥式起重机桥架疲劳安全寿命研究

提出了一种针对少载荷级数作用下的桥式起重机桥架裂纹萌生寿命计算的新数值模拟方法。该方法利用ANSYS软件中的生死单元模拟吊重起升和小车运行,得到桥架在3级载荷作用下的瞬态应力响应,将应力数据集导入到疲劳软件FE-SAFE中,根据多轴局部应力应变算法,基于Morrow平均应力修正下的Brown Miller损伤模型,对32t/A6桥式起重机桥架进行疲劳分析。计算结果表明,桥架疲劳寿命满足使用要求,疲劳失效主要发生在端梁腹板的拐角处。     

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。     

基于船舶操纵模拟的船撞桥概率研究

针对船舶在桥区水域航行过程中撞击桥墩的碰撞概率问题,建立并验证了船舶操纵数学模型,模拟了船舶在不同风、水流等条件下的航行情况,改进了AASHTO船舶撞桥概率模型中几何概率的算法,提出了以模拟试验样本的航迹带中心位置坐标为均值,以模拟实验样本结果计算的方差为方差的几何概率模型,同时引入停船概率模型。将改进后的模型应用于北江油金大桥船舶操纵模拟及船撞概率的研究,预测2020年北江油金大桥受上行船舶碰撞年频率大约2.81×10-6次/a,受下行船舶碰撞年频率3.43×10-4次/a,总碰撞频率3.461×10-4次/a。     

考虑地层蠕变特性的盾构隧道施工对邻近桥桩影响和保护措施*

为探讨地层蠕变特性盾构隧道施工对邻近桥桩变形影响,基于Burgers模型建立本构数值模型,并采用FLAC3D软件进行计算。结果表明:盾构隧道贯通后,邻近桥梁承台基础变形持续增加,变形趋于稳定至少需要1 a时间,且累计变形值将超过桥梁桩基础允许变形值;提出隔离桩和盾构隧道周围地层注浆加固2种保护措施。研究结果可为评估盾构隧道施工对邻近桥桩影响程度和制定邻近桥桩保护措施提供参考。     

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。     

采用神经网络半主动模糊控制系统提高桥梁结构的安全性

研究了桥梁结构的半主动控制对提高桥梁结构安全性的作用 ,在算法上采用基于神经网络的模糊控制 ,不需要建立精确的分析模型 ,计算较为简便 ,避免了多参量建立的模糊关系方程的求解困难。数值结果表明 ,笔者提出的半主动控制系统对减小结构的地震响应是有效的     

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。     

矿井风流温度预测分析研究

随着煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率而且严重危害着工作人员的健康。为了更好地降低高温矿井开采时期巷道风流温度,确定合理的巷道布置方案和矿井通风系统,提出矿井巷道风流温度预测方法。以矿井通风和热力学为基础,结合网络解算,对矿井风流温度分布进行研究,总结各种类型巷道风流温度的计算方法,提出多点风流混合温度计算模型。结合具体矿井进行实际预测分析,预测结果中显示风流温度可能超限的巷道,对通风系统进行优化设计。