无伸缩缝桥梁的动力特性研究

针对无伸缩缝桥梁的结构特点，提出一个土-结构的非线性相互作用模型。在此基础上对-无伸缩缝实桥建立有限元模型，分析了不同烈度地震作用下结构的动力特性，并与相应的有伸缩缝桥梁进行比较。文中还计算了主要结构参数对动力特性的影响。研究结果有助于对该类桥梁力学性能的认识。     

吊杆损伤对湛河斜靠式拱桥动力特性的影响

根据平顶山市城东河路湛河桥主桥—斜靠式拱桥的结构特点,采用M IDAS/C ivil有限元软件,建立了该桥的空间有限元计算模型,进行了不同吊杆损伤情况下的桥梁动力特性计算,通过对比桥梁在完好状态和不同吊杆损伤情况下的桥梁动力特性,得出结论:吊杆损伤对斜靠式拱桥的低阶自振频率总体影响较小,但对桥梁整体竖向自振频率和扭转自振频率相对影响较大,吊杆损伤导致桥梁竖向和扭转自振频率降低;主拱吊杆损伤比稳定拱吊杆损伤对该桥的自振频率影响大,跨中吊杆损伤比1/4跨处吊杆损伤对该桥自振频率影响大。计算结果对正确认识斜靠式拱桥在不同状态下的结构动力特征,合理评价桥梁运营阶段的健康状况提供了参考和基础性数据。     

郑州黄河大桥主桥自振特性分析

以京珠高速公路郑州黄河大桥主桥为研究对象，采用ANSYS有限元程序，建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型，利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型，对桥梁的模态特性进行了分析，计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

钢箱系杆拱桥抗震性能分析

以某钢箱双曲拱桥为工程实例,通过建立有限元模型,分析了该桥的自振特性和地震作用下的反应。并以设计值作为参考标准,分析讨论了随着桩基长度和约束条件的变化,该桥自振特性和抗震性能的改变,研究发现桩长和约束条件都对桥梁的动力性能有较大的影响。研究结果可为钢箱系杆拱桥的合理抗震设计提供参考。     

自锚式悬索桥主桥动力特性分析

以某自锚式悬索桥主桥为研究对象,采用M IDAS有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振频率和振型,结合计算结果对桥梁的动力特性和刚度特点进行了讨论。计算结果可为该类型桥梁的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

空间组合桥梁体系的动力特性分析

以一拟建的某空间组合桥梁体系为研究对象，采用ANSYS程序，建立该组合桥梁体系的空间结构分析模型，利用子空间迭代法计算结构的自振周期和振型，由结构的动力特性分析可以把握整座桥的受力特点，从而为复杂空间组合桥梁的模型建立和类似桥梁结构设计提供依据。     

预应力混凝土连续弯箱梁桥动力特性分析与试验研究

通过某预应力混凝土连续弯箱梁桥的有限元分析,并借助脉动试验和跑车试验,对预应力混凝土连续弯箱梁桥的动力特性进行研究.结果表明,该桥自振频率略高于理论计算值,结构动力刚度满足设计要求.为研究弯曲程度对连续弯箱梁桥动力特性的影响,对圆心角从0°到76°的弯桥进行计算,结果表明,随着圆心角的增大,该桥纵向频率逐渐增大,而横向频率逐渐减小.     

斜拉桥的动力特性分析与试验研究

以吉林市临江门大桥为工程背景,进行了现场的脉动试验,采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了该桥的三维空间有限元模型,并对其进行了动力特性分析,数值计算结果与动态试验结果比较吻合,说明了该有限元模型能够分析出该桥的动力特性,可为同类型的独塔双索面斜拉桥的动力特性分析提供参考.     

基于ABAQUS的行车过程中桥梁动挠度模拟

为研究桥梁结构在行车过程中动挠度的变化,同时考虑传统动荷载试验方法耗费人力、不利于桥梁快速检测与桥梁健康评估的局限性,提出基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法。首先将车辆荷载等效为振动移动荷载;然后根据车辆实际轴距、轮距和轮胎尺寸,在桥梁模型上划分行车带,通过Dload子程序,将荷载作用在行车带上;最后根据车速设置分析步和增量步时长,控制荷载在不同时间作用在行车带各区域模拟车辆运动。将该方法应用于实际连续箱梁桥动荷载试验中,对比分析各工况下的实测结果与模拟结果。实测结果与模拟结果基本一致,表明基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法可实现桥梁动挠度的快速检测评估,为通过动荷载试验数据评估桥梁安全提供简便方法。     

郑州国际会展中心展厅钢屋盖的动力特性分析

郑州国际会展中心展览厅钢屋盖采用了空间斜拉式索拱结构体系，为探讨该体系的动力特性，采用ANSYS有限元程序，分别建立钢屋盖与下部混凝土结构共同作用、钢屋盖单独作用以及无斜拉系统的钢屋盖单独作用时的3个空间计算模型，采用子空间迭代法计算其自振周期和振型，并加以比较。从而得出钢屋盖的动力特性，为进一步研究此类结构的受力特性奠定了基础。     

Field test of an intelligent stiffener for bridges at the I-35 Walnut Creek bridge

The addition of controllable hardware to structures to mitigate vibration that results from dynamic loads is an emerging area of technological development. The paper describes the results of a research project that was conducted to test a relatively new approach to structural control: an adjustable semi-active hydraulic actuation system that was attached to an in service interstate bridge. The system, which is powered by a 12-volt automative battery, has been tested over a 2- year period. Data indicates that the system reduces truck induced peak stresses by over 50 per cent, and calculations, per NCHRP 299, indicate that the safe life of the structure is increased by approximately 50 yr. The installed cost of the system represents less than 10 per cent of the cost to replace the bridge. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Dynamic testing and system identification of a multi-span highway bridge

A simple and effective procedure for conducting the free vibration test on highway bridges is presented. The impulsive force in each direction is generated by a loaded truck that either stops suddenly or falls down from a rigid block. The feasibility of the procedure is demonstrated in identification of the dynamic properties, i.e. the vibration frequencies, mode shapes, and damping ratios, of a three-span box-girder concrete bridge using the Ibrahim Time-Domain (ITD) technique. Up to 14 modes have been identified for the present case. For the purpose of verification, ambient vibration tests were also carried out, with the data processed by the random decrement (Randomdec) technique to yield the free vibration response, followed by the ITD technique. The dynamic properties identified from the two types of test correlate very well with each other, indicating the validity of each procedure described herein. Although many more modes can be identified from the free vibration test because of the higher quality of data produced, the easiness and general applicability of the ambient vibration test can still be appreciated. A comparison of the experimental results with those by the finite element method indicated a lesser degree of correlation, implying that the finite element model adopted in design requires further refinement, say, through a more realistic evaluation of the boundary conditions, geometric and material properties of the bridge. Copyright © 1999 John Wiley & Sons Ltd.     

Modal identification of structures from ambient vibration,free vibration,and seismic response data via a subspace approach

This work presents a unified procedure for determining the natural frequencies, modal damping ratios and modal shapes of a structure from its ambient vibration, free vibration and earthquake response data. To evaluate the coefficient matrices of a state‐space model, the proposed procedure applies a subspace approach cooperating with an instrumental variable concept. The dynamic characteristics of a structure are determined from the coefficient matrices. The feasibility of the procedure is demonstrated through processing an in situ ambient vibration measurement of a five‐storey steel frame, an impulse response measurement of a three‐span continuous bridge, and simulated earthquake responses of five‐storey steel frames from shaking table tests. The excellent agreement of the results obtained herein with those published previously confirms the feasibility of the present procedure. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑竖向地震作用的拱式廊桥的地震响应分析

本文以某大型商业拱式廊桥工程实例为依托,利用有限元软件分别建立了整桥模型和不考虑上部建筑结构的桥梁模型以及不考虑下部桥梁结构的建筑模型,并计算了各自的自振动力特性,在此基础上通过反应谱方法分析了同时考虑水平地震作用和竖向地震作用的廊桥主拱圈和上部建筑结构柱的地震响应以及不同模型计算结果的差异,以此研究桥梁结构与建筑结构的耦合作用,为廊桥的抗震设计或分析提供一定的参考依据。     

摩擦摆支座在矮塔斜拉桥中减震效果研究

矮塔斜拉桥有着良好的受力性能与美观性能,因此抗震设计对矮塔斜拉桥至关重要.摩擦摆式减隔震设计能够将桥梁上部结构与下部结构分离,从而延长结构的自振周期和摩擦耗能机理来降低和耗散传递到桥梁上部结构的能力.本文以靖远金滩黄河大桥(100+168+100)m矮塔斜拉桥为分析模型,利用摩擦摆式减隔震支座对矮塔斜拉桥的墩身进行减隔...     

Dynamic performance of cable-stayed bridge tower with multi-stage pendulum mass damper under wind excitations——Ⅰ: Theory

In this paper, wind-induced vibration control of a single column tower of a cable-stayed bridge with a multistage pendulum mass damper (MSPMD) is investigated. Special attention is given to overcoming space limitations for installing the control device in the tower and the effect of varying natural frequency of the towers during construction. First,the finite element model of the bridge during its construction and the basic equation of motion of the MSPMD are introduced.The equation of motion of the bridge with the MSPMD under along-wind excitation is then established. Finally, a numerical simulation and parametric study are conducted to assess the effectiveness of the control system for reducing the wind-induced vibration of the bridge towers during construction. The numerical simulation results show that the MSPMD is practical and effective for reducing the along-wind response of the single column tower, can be installed in a small area of the tower, and complies with the time-variant characteristics of the bridge during its entire construction stage.     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

桥梁结构损伤对其固有振动特性的影响

分析实际桥梁结构的各种损伤状况,采用矩阵摄动理论分析桥梁结构发生损伤时固有频率及振型向量的一阶、二阶摄动结果,并讨论了固有振动特性对结构单元损伤的灵敏性。在理论分析的基础上,编制桥梁结构固有振动特性及其在损伤下的摄动分析程序,并用以分析简支梁、连续梁及拱结构损伤引起的固有振动的摄动结果。分析结果表明:单一单元损伤引起固有频率的摄动结果很小;不同位置处单元损伤与固有频率摄动结果的关系曲线与对应振型曲线具有相似性,但在中间支承处或结构端部有扭转约束处单元损伤影响显著;而单元损伤对振型向量影响极小。     

地震作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应分析

地震激励对高速车辆-简支箱梁桥系统动力响应的影响关系到高速铁路运营安全。基于车辆-轨道耦合动力学和列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,运用有限元和多体动力学方法,建立高速铁路桥梁区段车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学模型,分析在人工地震波作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应。结果表明:地震激励对轨道板、支撑层和桥梁的横向振动特性的影响大于对垂向振动特性的影响,桥梁结构对地震激励的敏感程度大于轨道结构;车辆运行速度对系统垂向振动特性的影响大于对横向振动特性的影响。研究结论可为地震荷载作用下高速铁路安全运营提供理论依据。     

非平稳地震激励下隔震曲线梁桥振动控制研究

曲线梁桥由于其平面不规则性导致结构在地震激励下产生弯扭耦合效应,使得隔震曲线梁桥的地震响应更加复杂。目前常用的控制方法是将隔震技术与附加减震装置相结合对曲线梁桥进行控制。本文将地震动考虑为一均匀调制非平稳随机过程,针对隔震曲线梁桥长周期、低频率的特点,选取Clough-Pension平稳地震动功率谱模型作为随机地震动输入模型,对无控(NON-C)、经典线性最优控制(COC)以及序列最优控制算法(SOC)三种状态下的曲线桥梁进行随机响应分析。通过建立曲线梁桥在随机地震动作用下的运动方程,求出减震控制结构的位移谱密度、加速度谱密度响应及时变方差。分析结果表明:序列最优控制算法(SOC)在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应,具有更好的控制效果。