大跨度钢索和CFRP索斜拉桥车桥耦合振动

第9卷第17期2009年9月 167121819(2009)1725245204 科学技术与工程 sciencetechnologyandengineering vol19no117sep.2009 n2009sci1tech1engng1 交通运输 大跨度矮塔斜拉桥索力参数分析 官权 (华南理工大学土木与交通学院,广州510640) 摘要以沙湾特大桥为研究对象,采用桥梁博士310有限元程序,建立了该桥梁最大悬臂施工阶段和成桥阶段的有限元模 型。对索力参数变化引起各主梁、主塔的敏感性进行分析,并提出了结构的变化趋势及原因。所得结果可以为同类桥梁设计 和施工提供参考。 关键词矮塔斜拉桥索力敏感性参数 中图法分类号u448.29;文献标志码a 2009年5月14日收到 作者简介:

斜拉桥索—塔—梁耦合参数振动——综合考虑拉索的垂度、倾角、几何非线性，建立了斜拉索-塔-主梁耦合振动模型，推导出三自由度非线性参数1振动微分方程组。以国内某桥为工程背景，分析参数振动可能性，研究参数振动特性，分析了倾角、初始扰动、阻尼对索振动效...

研究了斜拉桥发生索梁耦合共振的机理与条件,充分考虑了拉索振动的几何非线性、垂度与桥面刚度的影响,建立了索梁耦合振动的数值计算模型。计算结果表明,拉索发生大幅振动与斜拉桥主梁的刚度以及拉索本身的振动特性有关,拉索可能在主梁振动的作用下发生1∶1的主共振或2∶1的主参数共振。根据计算结果讨论了这两种共振的性质,提出了抑制索梁耦合共振的方法。

根据平行钢丝索的特点以及制作、安装施工工艺,结合斜拉索施工过程中加扭、退扭现象,分析了斜拉索加扭或退扭现象产生的原因和危害,提出施工防治措施及后续平行钢丝斜拉索制作、施工建议。

目前，斜拉桥是大跨径桥梁中常见的桥梁形式。斜拉索由于长期处于高应力状态，且长期暴露在外，容易发生腐蚀、断丝甚至断索等病害，严重影响斜拉桥的正常使用。文章结合工程实例对大跨度斜拉桥换索的施工及监测等过程进行了阐述。

针对大跨度组合梁斜拉桥的结构特性,结合工程实例,通过对大跨度组合梁斜拉桥拉索安装时不同施工方法的理论分析和力学计算,得出相对优化的结论,研究成果对同类型桥梁的施工具有一定的参考价值。

大跨度斜拉桥柔性拉索的施工技术是斜拉桥施工难点,准确的下料长度(即无应力索长)和合理的安装方法是保证斜拉桥结构受力符合设计的两个关键工序。本文推导了柔性拉索下料长度的一种新算法,阐述了吊点法安装柔性拉索的工艺,工程实践证明了新的计算方法和安装技术的优越性。

大跨度斜拉桥拉索更换施工技术

大跨度独塔双索面斜拉桥静动载试验研究——泸州泰安长江大桥为主跨543m跨径的独塔双索面斜拉桥。介绍对该主桥进行的理论分析与静载、动载试验研究，并将试验结果与理论分析结果作了比较。试验结果表明桥跨结构受力合理，具有良好的刚度与强度。

分别应用广义虚功原理和有限元法建立车辆和桥梁的振动方程,根据车-桥两系统之间随时间变化的接触点满足接触力和位移的协调条件,应用通用结构分析软件ansys建立车桥耦合振动响应的有限元迭代分析模型,并进行数值求解。以一座公路曲线梁桥为例,分别进行了不同车速和是否计入离心力、桥面不平整度等条件下的车桥耦合振动响应分析。结果表明:离心力对桥梁竖向动态响应影响不大,但使桥梁扭转角动态响应加剧;随着车辆速度的增加,振动响应波动的幅值越来越大,频率越来越低,周期变长;桥面不平整度对桥梁的车桥耦合振动影响很大,分析中应予以考虑。

为了研究碳纤维增强复合材料(cfrp)索和钢索斜拉桥在地震响应和抗震性能方面的差异,以苏通长江公路大桥为参考建立了有限元动力学模型。采用等轴向刚度准则进行钢索和cfrp索的替换,利用时程分析法比较了不同索斜拉桥的地震响应值,并进行了抗震验算和评价。结果表明:相对钢索斜拉桥,cfrp索斜拉桥的自振频率有明显提高,位移和内力地震响应值减小,响应衰减较快,且抗震性能优势明显,其原因是cfrp索斜拉桥自重轻、索桥耦合振动的概率小、索的材料阻尼大等;所得结论可为cfrp索在大跨斜拉桥中的应用提供参考。

双链式悬索桥车桥耦合振动研究——采用单个移动质量一弹簧一阻尼模型模拟车辆，应用达朗贝尔原理和位移协调条件，推导出车桥耦合振动的运动方程．考虑几何非线性及桥面不平度因素，就车辆沿桥纵轴向中心行驶和偏心行驶2种工况，探讨单个移动车辆荷载对双链悬索...

随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,frp(纤维增强复合材料)索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对frp索和钢索的极限跨度进行了分析;结果表明frp索有利于实现更大的跨度。frp索的极限跨度可达钢索的4.4倍。

本文采用3-d全车模型和模态坐标法,以路面竖向不平顺为激励源,建立车-桥耦合振动微分方程,用runge-kutta法求解,据此思路用matlab编制车-桥耦合振动的计算程序,并进行了frp桥面板钢梁桥的振动分析,模拟结果与现场实测结果对比符合较好,表明该方法正确有效,可用于分析各种车桥耦合振动问题。

为了评估高速铁路上多线铁路桥梁列车运行安全性与舒适性,以渝黔铁路白沙沱大桥为例,采用多体系统动力学软件simpack建立了crh3动车和拖车三维空间动力学模型,并通过simpack的子结构技术将动车和拖车组装成列车动力学模型;采用有限元软件ansys建立了桥梁的动力分析模型,计算其自振特性.根据列车和桥梁子系统之间的变形协调条件和力平衡条件,在轮轨接触面的节点上进行位移和力的数据传递,基于simpack与ansys相结合的联合仿真方法首次进行多线车桥耦合振动仿真,分析了桥梁动力学指标及列车安全性指标和舒适性指标,探索了多线车桥耦合振动的一般规律和对列车安全性与舒适性的影响程度.研究结果表明:(1)三线列车共同作用下,与单线单独行车时对应动车和拖车的车辆安全性指标(脱轨系数、轮重减载率及轮轨横向力)几乎完全一致;车辆舒适性指标(车体竖向加速度、车体横向加速度、竖向舒适度指标及横向舒适度指标)中除个别竖向加速度约10%外,其余指标都在1%以内,表明由于桥梁刚度较大,桥梁振动对列车动力学指标的影响很小,单线和多线对应动力学指标非常接近,可近似采用单线单独行车时车辆动力学指标推测多线同时行车的对应指标.(2)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向位移比单线叠加位移略大,相差1%以内,竖向位移影响系数在1.001~1.006之间;三线列车共同作用下桥梁主跨跨中横向位移与单线代数叠加位移相近,相差±10%以内,主跨跨中横向位移影响系数在1.000左右,可以近似采用单线叠加的竖向位移和横向位移推测三线列车共同作用下的竖向位移和横向位移.(3)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向加速度绝对值比单线代数叠加后的绝对值小,影响系数在0.636~0.771之间,可参照单线代数叠加的桥梁竖向加速度保守评定桥梁的竖向加速度;三线列车共同作用下的主跨跨中横向加速度绝对值比单线行车横向加速度绝对值中的最大值小,可参照单线横向加速度绝对值的最大值保守评定桥梁横向加速度.

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大跨度高塔斜拉索的挂设是斜拉桥施工的关键工程,本文通过对斜拉索的牵引、挂设施工方法的介绍,为日后同类型斜拉索的施工及运营阶段的换索提供参考、借鉴。

高强平行钢丝斜拉索 在大跨度斜拉桥中的施工技术 中铁十三局第一工程有限公司 高伟 【内容提要】:以金华市西二环跨金华江大桥为例,简要介绍斜拉桥高强平行钢丝斜拉索施工工 艺及施工要点,经实践证明该方法施工经济简便、安全可靠。 【关键词】:斜拉桥斜拉索高强平行钢丝施工技术 1.工程概况: 金华市西二环跨金华江大桥主桥上部结构采用95.5米+222米+95.5米三跨双塔双索面半漂浮体 系混凝土斜拉桥，主桥总长413米，全宽45米。 主梁断面为边双主梁、横梁和顶板构成的梁板结构，顶板厚0.28米。每侧边主梁由两条宽1.5 米高2.5米矩形截面梁形成“∏”形结构，梁体标准节段长6.0米。中孔梁体采用移动支架施工， 边孔采用满堂支架施工，均为现浇c50预应力混凝土。 主塔采用混凝土桥塔，直立结构，自基础顶至塔顶高83.28米，由门型主墩和

车桥耦合振动研究方法综述

车桥耦合振动讲义第1讲-chapter_No.1

车桥耦合系统非平稳随机振动分析 3－142 车桥耦合系统非平稳随机振动分析 张志超，赵岩，林家浩 （大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连116024） 摘要：本文研究了车桥耦合系统受轨道高低不平顺激励而产生的垂向非平稳随机振动。车辆采用具有 两系悬挂10个自由度的四轮模型，桥梁采用bernoulli-euler梁单元有限元模型。将轨道高低不平 顺假设为均匀调制演变随机过程，并考虑车轮间的相位差，采用虚拟激励法(pem)将轨道不平度精确 地转化为一系列垂向简谐不平度的叠加，大大简化了运动方程的求解。在此基础上采用能够更真实地 模拟车辆作用力在时间域和空间域上连续变化的精细积分法(pim)来进行数值积分计算。最后通过两 个算例给出了耦合系统响应统计值变化的时程曲线，分析了车辆运行速度和轨道不平顺对于系统随机 响应的影响。数值计算表明

以钢桁梁桥自由振动的模态和正则坐标作为桥跨结构振动的位移函数,将列车-钢桁梁桥作为一个系统,计算正则坐标下钢桁梁桥及车辆的总势能.基于弹性系统的总势能值不变原理及形成矩阵的对号入座法则,建立了车桥时变系统在正则坐标下的振动方程,有效减少了车桥振动的自由度和计算工作量.以某铁路为例,计算了连续钢桁梁桥车桥系统的振动响应,并用模态法和非模态法进行对比,最小误差为0.16%.