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简支梁桥移动荷载下动力响应横向分布研究

简支梁桥移动荷载下动力响应横向分布研究

作者：郑斌重庆交通大学

学位级别：硕士

我国现役的中小型桥梁中,装配式简支铰接板梁桥还是占有相当的比例,而且其中很大一部分都有存在不同程度的病害。但由于施工程序简单、施工速度快等优点还是小跨径桥梁常用的桥型之一。通过对国内外大量文献的阅读,掌握了荷载横向分布... 详细信息

我国现役的中小型桥梁中,装配式简支铰接板梁桥还是占有相当的比例,而且其中很大一部分都有存在不同程度的病害。但由于施工程序简单、施工速度快等优点还是小跨径桥梁常用的桥型之一。通过对国内外大量文献的阅读,掌握了荷载横向分布理论知识以及桥梁的动力学基础解析理论和数值理论。在理论的基础上研究梁格法在简支铰接空心板梁桥中的应用分析,并找到最合适的虚拟横梁截面,以保证应用梁格法建模计算时结果的准确性。基于荷载静力横向分布系数计算理论,本文分别分析单梁和整桥在移动荷载作用下动力响应,从而研究移动荷载作用下振动在铰接板桥的横向是如何分布的,并尝试分析铰缝处承受的最不利剪力。主要研究工作如下:(1)对一简支铰接空心板梁桥算例,分别用铰接板法理论和梁格法有限元建模来计算该桥的荷载横向分布系数。利用Midas软件来进行梁格法建模,因为没有明确的规范来规定横向虚拟横梁的截面特性,本文根据前人的研究取具有代表性三种截面来计算,把计算结果同铰接板法计算结果相对比,选取最合理的截面作为梁格法中虚拟横梁的横截面。同时也验证了建模的准确性,保证后续动力分析建模的合理性。(2)研究单板梁在移动荷载作用下的动力响应,用Midas建立单梁的有限元模型,施加移动集中荷载,得到不同速度下的单梁动力响应数值解,然后与根据理论知识计算出来的解析解相对比。然后分析不同跨径单梁在移动荷载作用下的动力响应,做同样的对比并分析规律。在前文分析的基础上,研究移动荷载作用下的冲击系数,根据单梁振动方程求出冲击系数解析解表达式,与数值解作对比。以此来验证建模加载的合理性,为后文整桥分析做基础。(3)参照静力横向分布系数方法,分析移动荷载下整桥的动力响应,通过处理动挠度时程曲线来总结动力响应的横向分布规律,并与理论解析解对比分析。同时提取不同工况下铰缝处剪力时程数据,尝试分析最不利的铰缝处剪力,为研究铰缝处破坏机理提供研究依据。本文研究内容和成果,为梁格法建模时如何合理取虚拟横梁特性值提出了一些建议,为进一步研究铰接板梁桥动力特性和铰缝在移动荷载作用下破坏机理研究提供一定参考作用。

关键词：简支铰接板梁桥梁格法动力响应移动荷载横向分布

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基于刚性横梁法的曲线梁桥横向分布的研究

基于刚性横梁法的曲线梁桥横向分布的研究

作者：张华兵华中科技大学

学位级别：硕士

随着我国现代化建设的迅速发展以及人民群众出行需求的不断增长,对于交通运输,除了要求便捷快速外,对交通设施的视觉感官的要求也越来越高。我国在近十几年修建了大量的高等级公路,建设了大量的各种桥梁。由于路网的不断完善和发展,各... 详细信息

随着我国现代化建设的迅速发展以及人民群众出行需求的不断增长,对于交通运输,除了要求便捷快速外,对交通设施的视觉感官的要求也越来越高。我国在近十几年修建了大量的高等级公路,建设了大量的各种桥梁。由于路网的不断完善和发展,各道路之间的交叉也不断增加,相应也有很多的立交桥的出现。高等级公路的设计要求中小桥的平面布置服从公路线形,因此曲线梁桥非常多,在公路及城市道路的立体交叉工程中,曲线梁桥是实现各方向交通连接的必要手段。因此曲线梁桥是现代交通工程中的一种重要桥型。由于曲线梁桥与直线梁桥的受力特点不同,所以曲线梁桥的设计不同于直线梁桥,在分析方法上也存在较大的区别。本文以伏拉索夫薄壁结构弹性理论为基础,介绍了曲线梁桥结构特性和受力特点。并对一次超静定的曲线梁桥进行了纵向和横向分析,介绍了曲线梁桥的横向分布理论,根据刚性横梁法的计算原理得出了计算曲线梁桥荷载横向分布的一般公式,并编制了相关的计算程序。对于同一算例,分别用ANSYS仿真和程序计算的方法得出了各自的横向分布的计算结果,对这些结果进行比较分析,验证了程序的正确性和适用性。最后以曲线梁桥的宽跨比、弯扭刚度比和圆心角等为计算参数,列出了曲线梁桥的荷载横向分布影响线的表格,进行了对比和分析,对类似的曲线梁桥的设计提供了方便,具有积极的借鉴意义。

关键词：曲线梁弯扭耦合刚性横梁法横向分布影响线

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桥面铺装及铰缝对空心板梁横向分布的影响

结构工程师 2013年第1期29卷 22-26页

作者：吴迅李徽同济大学桥梁工程系上海200092

板梁桥设计过程中,铰接板假定通过铰缝在各板间传递剪力起到传递荷载的作用,从而达到板梁桥梁整体受力的目的。桥梁铺装层的刚度相对主梁较小,故往往忽略其作用。但是,通过计算可知,不仅是铰缝,桥面铺装层对空心板梁的横向分布也有很大... 详细信息

板梁桥设计过程中,铰接板假定通过铰缝在各板间传递剪力起到传递荷载的作用,从而达到板梁桥梁整体受力的目的。桥梁铺装层的刚度相对主梁较小,故往往忽略其作用。但是,通过计算可知,不仅是铰缝,桥面铺装层对空心板梁的横向分布也有很大的影响。基于此,对桥面铺装以及铰缝对空心板梁横向分布系数的影响进行详细的比较分析。

关键词：板梁桥桥面铺装铰缝横向分布

基于均匀荷载面曲率差和荷载横向分布理论的多片简支桥梁损伤识别研究

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基于均匀荷载面曲率差和荷载横向分布理论的多片简支桥梁损伤识别...

作者：王震吉林大学

学位级别：硕士

桥梁结构为我国综合国力的发展发挥着重要作用,保障桥梁的安全运营有着重要的现实意义。由于自然环境和车辆荷载作用等多重因素的影响,桥梁结构在使用过程中不断劣化,给人民生命财产安全和社会正常发展带来严重的安全隐患。定期对桥梁... 详细信息

桥梁结构为我国综合国力的发展发挥着重要作用,保障桥梁的安全运营有着重要的现实意义。由于自然环境和车辆荷载作用等多重因素的影响,桥梁结构在使用过程中不断劣化,给人民生命财产安全和社会正常发展带来严重的安全隐患。定期对桥梁结构进行安全检查并对桥梁使用状态进行评估,有利于保证桥梁结构的长期正常使用。本文以公路桥梁中最常用的多片简支桥梁作为研究对象,在现有研究基础上,提出一种多片简支梁结构损伤识别方法,旨在为桥梁状态评估和结构损伤检测提供一种高效、准确的损伤识别方法。以模态分析、智能算法、荷载横向分布理论和有限元仿真技术为理论基础,计算不同损伤工况下简支桥梁的模态参数和荷载横向分布影响线,利用人工神经网络算法对多片简支梁的损伤位置和损伤程度进行识别。本文具体研究工作内容如下:(1)阐述了神经网络算法基本原理和桥梁结构损伤识别的基本理论,详细介绍了基于模态分析理论的桥梁损伤识别方法。确定使用均匀荷载面曲率差对损伤位置进行定位,并与模态柔度曲率差进行对比分析。确定神经网络类型及参数的选取。(2)提出基于均匀荷载面曲率差的多片简支梁损伤位置定位方法,以六梁式简支T形梁作为典型模型。确定六梁式简支T形梁的多种损伤工况,阐述了简支梁数据提取方法及损伤定位方法的详细过程。提取各工况桥梁结构的模态频率、振型,计算各节点的均匀荷载面曲率差值,根据计算结果定位损伤位置,验证了该方法的有效性和准确性。(3)提出基于荷载横向分布理论和BP神经网络算法的损伤程度识别方法,以损伤位置所在截面的荷载横向分布影响线数据作为神经网络输入参数,以损伤程度为输出参数,对神经网络进行训练。利用训练后的神经网络对样本数据进行损伤程度识别,结果表明该算法具有较强的识别能力。并且可以识别出非样本数据的损伤程度,说明该损伤程度识别算法具有较强的外推能力。

关键词：多片简支桥梁损伤识别模态理论神经网络横向分布

基于空间梁格法的荷载横向分布及超载效应分析

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基于空间梁格法的荷载横向分布及超载效应分析

作者：王选长安大学

学位级别：硕士

为了分析荷载横向分布系数计算各效应的精度问题,本文首先采用板单元模型验证空间梁格模型的准确性,同时提供了各种截面形式的梁格模型其关键效应的空间影响面,将其与单梁模型的纵横向影响线合成的空间影响面进行了比较分析。以公路桥... 详细信息

为了分析荷载横向分布系数计算各效应的精度问题,本文首先采用板单元模型验证空间梁格模型的准确性,同时提供了各种截面形式的梁格模型其关键效应的空间影响面,将其与单梁模型的纵横向影响线合成的空间影响面进行了比较分析。以公路桥梁通用图中的同种桥宽不同跨径及同种跨径不同桥宽的简支T梁、箱梁、空心板及四等跨连续T梁、箱梁桥为例,给出单梁模型相对空间梁格法各效应的修正系数。结果表明剪力的修正系数相对比较大,弯矩挠度的修正系数比较小。为了明确空间梁格法分析斜桥选用正交网格与斜交网格的问题,本文以30°简支T梁与30°简支箱梁为例,将空间梁格的正交网格、斜交网格与板单元进行对比分析,结果表明:有中横梁时,网格方向与中横梁的设置方向一致;无中横梁时,建议梁格模型建成正交网格。为了分析弹性支撑与刚性支撑对支反力的影响,以简支、连续T梁及箱梁为例,结果表明简支T梁与连续T梁及简支箱梁的差异均在10%以内,而对连续箱梁的差异比较大,在15%左右。通过横隔板的设置情况,探讨了对结构的横向传力情况。为了分析单梁建模及《JTG D60—2004[S]》的估算公式在求解基频中的精度问题,以简支T梁、箱梁、空心板及四等跨连续T梁、箱梁为例,通过与空间梁格法进行对比分析,结果表明各种计算方法相对梁格法的计算结果差异均在10%以内。《JTG D60—2004公路桥涵设计通用规范[S]》规定桥梁整体计算以车道荷载为设计荷载,模糊了桥梁超载标准,车辆荷载对结构产生的效应不明确。本文以公路桥梁通用图中的同种桥宽不同跨径、同种跨径不同桥宽的简支、连续T梁桥为例,采用空间梁格法将汽车荷载标准值与超载车辆荷载效应进行对比分析,结果表明实际运营中经常出现的超载车辆对中小跨径结构产生的最大效应相当于汽车荷载标准值的两倍多,且对边梁的影响大于对中梁的影响,对墩顶负弯矩的影响大于对跨中正弯矩的影响。对于中小跨径的梁桥来说,2个超重车足够使其车辆荷载效应达到极值。

关键词：梁格 T梁箱梁空心板荷载标准值超载横向分布基频

日光温室黄瓜叶片湿润时间横向分布估测与应用研究

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日光温室黄瓜叶片湿润时间横向分布估测与应用研究

作者：刘鉴石河子大学

学位级别：硕士

叶片湿润时间(LWD)是植物病害模型的重要输入变量之一,它与许多叶部病原菌的侵染有关,影响病原侵染和发育速率,为了估测日光温室黄瓜叶片湿润时间的横向分布和准确地预测黄瓜霜霉病初侵染发生的时间和方位,本研究于2019年3月和9月在北... 详细信息

叶片湿润时间(LWD)是植物病害模型的重要输入变量之一,它与许多叶部病原菌的侵染有关,影响病原侵染和发育速率,为了估测日光温室黄瓜叶片湿润时间的横向分布和准确地预测黄瓜霜霉病初侵染发生的时间和方位,本研究于2019年3月和9月在北京两个不同类型的温室(小汤山温室和房山温室)内按照棋盘格法设置9个采样点部署温湿光传感器和目测叶片湿润时间,每隔1h采集一次数据,定植前在小汤山温室和房山温室内中央位置距地面1m处各安装1台吸入型孢子囊捕捉仪,在每个采样点上设置1个霜霉病调查点,房山温室调查时间为9月9日,小汤山温室从4月1日开始,接种方式为自然接种。采用相对湿度经验模型(RHM)和BP神经网络模型(BPNN)对叶片湿润时间进行定量估算分析,将BPNN估算的叶片湿润时间作为黄瓜霜霉病初侵染预警模型的输入,预测温室内各方位初侵染发生的时间。主要研究结果如下:(1)BPNN在两个温室的试验条件下获得了相似的结果,比RHM估算叶片湿润时间更准确,平均绝对误差分别为1.81h和1.61h,均方根误差分别为2.10和1.87,决定系数系数分别为0.87和0.85;晴天和多云天气条件下,叶片湿润时间的空间分布总体规律是南部>中部>北部,南面是叶片湿润平均时间(12.17h·d)最长的区域;由东向西方向上,叶片湿润时间的空间分布总体规律是东部>西部>中部,中部是叶片湿润平均时间(4.83h·d)最短的区域;雨天的叶片湿润平均时间比晴天和多云长,春季和秋季分别为17.15和17.41h·d。这些变化和差异对温室黄瓜种群横向尺度的叶片湿润时间分布具有重要影响,与大多数高湿性黄瓜病害的发生规律密切相关,本研究提出的区域化分析温室内叶片湿润时间的方法,可以为模拟日光温室叶片湿润时间的空间分布提供参考。(2)黄瓜霜霉病初侵染预测模型预测显症日期与实际观测显症日期一致,平均绝对误差在1d左右,决定系数为0.98,约登指数为0.98。说明,建立的日光温室黄瓜霜霉病初侵染预测模型能够对温室内各方位初侵染和显症发生的时间进行准确地预测,可以为温室黄瓜霜霉病的管理提供依据,对控制病害流行和减少农药使用具有重要意义。

关键词：日光温室黄瓜模型叶片湿润时间横向分布霜霉病

基于受损RC桥梁荷载横向分布重分布的剩余承载能力研究

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基于受损RC桥梁荷载横向分布重分布的剩余承载能力研究

作者：杨怀宇重庆交通大学

学位级别：硕士

本文通过对郑州市内的典型旧桥及其现状进行调研的基础上,提出影响桥梁剩余承载力的相关问题。我国在90年代的县乡公路和近些年修建的高速公路上采用预制安装施工方法修建了大量的钢筋混凝土和预应力混凝土T梁桥。这些桥梁在投入使用以... 详细信息

本文通过对郑州市内的典型旧桥及其现状进行调研的基础上,提出影响桥梁剩余承载力的相关问题。我国在90年代的县乡公路和近些年修建的高速公路上采用预制安装施工方法修建了大量的钢筋混凝土和预应力混凝土T梁桥。这些桥梁在投入使用以后,普遍出现了横向联系薄弱或退化等现象,主要有两种:(1)横隔梁接头处混凝土脱落,钢板连接断开甚至脱落;(2)翼板与翼板不连续,翼板与翼板交接处产生纵向裂缝。在车辆荷载振动作用下造成单板或单梁受力特征显著,特别在当前频繁重载交通下,对桥梁的安全性和耐久性存在影响。桥梁的横向分布状态,涉及荷载在梁体上的分配,是评价桥梁状态的重要手段之一。荷载横向分布不仅在桥梁设计中是一个非常重要的概念,而且在对梁桥结构体系损伤与剩余承载力评价中起至关重要的作用。本文以标准简支T梁桥为例进行理论分析,首先根据T梁桥的横向连接形式,既有的行车状况,应用简化方法,同时采用不同的单元分别建立简支T梁桥的实体有限元模型和杆系有限元模型,计算得出横隔梁的受力状况,根据其受力状况对横梁的受损位置进行假设。并率先对横隔梁受损工况进行合理的分组,使纷繁的受损情况呈现有规律的排列,也就是说先考虑横隔梁在受弯最不利处全遭到破坏,即先在纵向方向出现受损后,再考虑横向可能出现的破坏情况,这样会使分析问题变得相对简单,也有助于得出规律。再根据各损伤工况建立有限元单元模型进行计算,并同桥梁检测报告的受损状况进行对比分析,最后再与设计值进行比较,得出各横向分布系数的校验系数,达到对该桥极限承载力或正常使用状态进行评估的目的。

关键词：横向分布桥梁工程 T梁桥横向连接有限元法承载能力

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机场刚性道面疲劳损耗横向分布模型研究

机场刚性道面疲劳损耗横向分布模型研究

作者：路晓刚中国民航大学

学位级别：硕士

飞机对机场道面的疲劳损耗情况是机场水泥混凝土道面结构设计及承载性能分析的基本依据。目前,我国民航机场水泥混凝土道面板结构设计及承载性能分析中,将所有飞机主起落架作用于板边的最大疲劳损耗进行简单叠加。由于不同民航飞机主起... 详细信息

飞机对机场道面的疲劳损耗情况是机场水泥混凝土道面结构设计及承载性能分析的基本依据。目前,我国民航机场水泥混凝土道面板结构设计及承载性能分析中,将所有飞机主起落架作用于板边的最大疲劳损耗进行简单叠加。由于不同民航飞机主起落架间距不同,其各自的峰值弯拉应力严格来说不会在同一板边叠加。此外,大型飞机在道面板内产生的非峰值弯拉应力很有可能大于小型飞机产生的峰值弯拉应力,忽视非峰值弯拉应力的疲劳损耗作用将使结构设计及承载性能分析偏于危险。为保障机场场道结构安全,本文开展的工作及取得成果如下:1.常见民航机型在水泥混凝土道面上产生的内力分析模型研究。道面板内力分析模型是整体考虑飞机对道面疲劳损耗的基础。为克服目前仅考虑峰值内力疲劳作用的缺陷,本文采用有限元方法分析得到41种常用民航飞机在17种相对刚度半径工况道面上作用时,在道面板底产生的弯矩、弯拉应力分布,并以道面横截面为坐标轴、道面中心线位置为坐标0点,基于高斯拟合得到了道面横截面上的弯拉应力分布函数σ(x)。2.单机型作用下道面疲劳损伤模型研究。根据第i种机型起落架荷载作用于道面横截面上任意y坐标点时产生的应力分布函数σi(x,y),得到应力水平分布函数Si(x,y);基于轮迹分布概率密度函数F(y)得到轮载在对应y坐标点的荷载覆盖作用次数,将函数Si(x,y)和F(y)代入原函数得到新的单机型荷载下道面混凝土剩余强度模型frmi(x)。基于frmi(x)得到应力水平分布Si(x,y)下的道面横截面上最大允许作用次数分布函数Ni(x,y),结合机轮作用概率密度分布函数F(y)和Miner损伤理论确定损伤分布函数DFi(x,y),将损伤分布函数对作用位置y进行积分得到新的单机型荷载下道面混凝土累积疲劳损耗模型CDFi(x)。3.道面结构性能分析新方法的研究。将单机型作用下道面疲劳损伤模型线性叠加得到多机型条件下道面累积损伤分布函数CDF(x);基于等损伤比叠加得到多机型作用下剩余强度分布规律frm(x)。基于CDF(x)得到寿命期内道面横向最大疲劳损伤值Cmax,提出将满足Cmax ∈(0.80～1.1)作为试算判断标准的道面板厚设计方法;基于新建剩余疲劳强度(1-Cmax)和Miner损伤理论,结合机场航空业务量发展提出新的道面剩余使用寿命计算方法;用新道面剩余强度模型frm(x)计算结果替代水泥混凝土材料设计强度作为当量单轮荷载计算试算指标进行改进,可为场道结构的设计及安全性评价提供参考。

关键词：机场刚性道面疲劳损耗模型剩余弯拉强度横向分布内力分析应力分布

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三主桁结构荷载横向分布系数研究

三主桁结构荷载横向分布系数研究

作者：李伟东西南交通大学

学位级别：硕士

为了满足铁路运输的要求,新建的铁路桥梁通行能力从以前的双线铁路发展到四线铁路。一些桥梁所处地理位置十分重要,有多条铁路或公路要从该地经过,所以桥梁合建的项目开始逐渐增多,从而对线路通行能力提出了更高的要求。如果采用两主桁... 详细信息

为了满足铁路运输的要求,新建的铁路桥梁通行能力从以前的双线铁路发展到四线铁路。一些桥梁所处地理位置十分重要,有多条铁路或公路要从该地经过,所以桥梁合建的项目开始逐渐增多,从而对线路通行能力提出了更高的要求。如果采用两主桁结构形式,则存在主桁杆件轴力较大、横梁受力不合理、横梁过高、竖杆应力幅值高、桁架断面整体性差和制造安装困难等问题,使得两片主桁桥梁的设计方案很难满足荷载要求,如果分建两座桥梁则不经济,因此三主桁结构是较佳的选择之一。与两主桁相比,桥面荷载在三主桁间的横向分配较复杂,本文主要通过以下几个方面对三主桁结构的荷载横向分配进行了分析研究：基于经典的荷载横向分布系数计算理论,介绍初参数法推导弹性支承连续梁法的计算公式,推导考虑纵梁抗扭刚度的三主桁结构的修正弹性支撑连续梁法的计算公式。介绍等效简支梁法计算连续梁桥的荷载横向分布系数的概念,推导三跨连续梁的惯性矩换算系数的计算公式,通过算例验证计算公式的正确性。论述简支梁和连续梁桥中荷载横向分布系数在纵桥向不同位置的计算方法,介绍纵桥向不同位置的弯曲刚度参数a,推导三跨连续梁的惯性矩换算系数Cw,通过算例验证计算公式的正确性。将三主桁三索面斜拉桥和悬索桥空间模型等效成平面模型,将平面模型计算结果乘以荷载横向分布系数得到每个索面的索力、梁单元轴力和结构竖向位移,与空间模型进行对比,分析计算结果。以上的分析及相应的算例结果表明：修正弹性支承连续梁法在简支梁和连续梁桥的荷载横向分布系数计算中可以达到与修正偏心压力法同样的精度要求;弯曲刚度参数a和惯性矩换算系数Cw计算公式是正确的;将三主桁三索面斜拉桥和悬索桥空间模型等效成平面模型,将平面模型计算结果乘以荷载横向分布系数得到每个索面的索力、桥塔塔底压力、竖杆和斜杆轴力以及结构变形,平面模型与空间模型计算结果误差较小,具有较高的精度,该方法可以用于结构初步设计计算分析;在三主桁三索面的缆索承重体系中,在恒载和指定对称荷载作用下,中索面索力和边索面索力的比值基本在1.1左右,且恒载占主要部分,三个主桁的上下弦杆受力相对比较均匀,说明三主桁三索面的缆索承重体系是一种比较合理的结构形式。

关键词：三主桁结构横向分布弯曲刚度惯性矩换算系数