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悬索桥竖弯涡振MTMD减振控制效果和参数优化研究

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桥梁建设 2024年第2期54卷 77-83页

作者：陈宇苑仁安王哲尧中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获... 详细信息

为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获得系统在简谐涡激力下达到稳态谐振时结构的动力放大系数和MTMD对结构的附加模态阻尼比,并与单一频率调谐质量阻尼器(Single Tuned Mass Damper,STMD)的减振控制效果进行对比,然后以附加模态阻尼比为目标对MTMD进行参数优化。结果表明:MTMD比最优参数STMD拥有更宽的控制频带和更好的减振效果,经优化后的MTMD减振性能优于最优参数STMD。实际应用MTMD时,应选择较大广义质量、5~7种频率规格,并根据二者找到无量纲频率范围和各TMD阻尼比的惟一最优取值。

关键词：悬索桥竖弯涡振多重调谐质量阻尼器参数优化动力放大系数附加模态阻尼比振动控制

大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系研究

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桥梁建设 2024年第2期54卷 22-30页

作者：李永乐朱金万田保李涵秦顺全西南交通大学四川成都610031 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、... 详细信息

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、行人舒适度(狄克曼指标)、加劲梁强度、加劲梁应力、加劲梁挠度、桥面纵坡、竖曲线半径和停车视距。以武汉鹦鹉洲长江大桥为背景,分别计算了“限速”和“封桥”2个交通管制措施下9项指标对应的涡激振动振幅限值。在此基础上,将9项指标对应的涡激振动振幅限值的最小值作为涡激振动限值建议取值。结果表明:当该桥发生低阶竖弯涡激振动(VS1、VAS1)时,涡激振动的控制因素为加劲梁挠度指标;当大桥发生VAS2模态的竖弯涡激振动时,涡激振动由驾乘人员晕动症指标和行人舒适度指标共同控制;当大桥发生高阶竖弯涡激振动(VAS3、VAS4)时,涡激振动由行人舒适度指标控制。涡激振动控制指标体系及限值标准的计算框架可适用于不同桥型涡激振动限值的计算。

关键词：悬索桥钢-混结合梁涡激振动控制指标体系人员舒适性结构受力行车线形

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马鞍山长江公铁大桥主航道桥桥塔设计

桥梁建设 2024年第3期54卷 1-7页

作者：陈志涛黄细军刘汉顺杨学齐中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的... 详细信息

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的考虑,最终确定采用中塔塔顶高程高于边塔,边塔、中塔均为钢-混组合结构的方案。边塔塔高308 m和306 m,采用平面A形塔;中塔塔高345 m,采用空间A形塔。桥塔分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱为钢结构,采用钢锚箱式索塔锚固结构。中、上塔柱交界处设钢-混结合段,结合段外壁板布置PBL剪力键和剪力钉,结合段内设有一圈锚杆,钢塔柱竖向压应力通过结合段的承压板和剪力连接件传递至混凝土塔柱,拉应力通过锚杆传递至混凝土塔柱。中、下塔柱为混凝土结构,五边形截面。中、下塔柱交界位置设置横梁,边塔布置1道下横梁,中塔布置2道下横梁,中塔2道下横梁之间通过3道系梁连接。横梁均为预应力混凝土结构,系梁为钢筋混凝土结构。经计算,桥塔受力满足设计要求,桥塔各构件受力明确、安全合理。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥桥塔钢-混组合结构空间A形塔方案比选结构设计

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桥墩受侧向撞击作用下静力简化分析方法

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 117-125页

作者：方海高涵祝露贾恩实陈志跃南京工业大学土木工程学院南京211816 中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉430056

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三... 详细信息

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三角形和矩形撞击荷载波形作用下的等效撞击力简化公式,并分析了撞击力峰值和等效值之间的关系.结果表明:当矩形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面长度的比值小于3.7,或圆形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面半径的比值小于6.2时,需充分考虑桥墩剪切应变能的影响;荷载波形对等效撞击力取值影响较大,当撞击荷载波形接近正弦、三角形和矩形波时,等效撞击力系数的建议值分别为0.64、0.52和0.91.研究结果可为桥墩等效撞击力取值提供参考依据.

关键词：桥梁工程静力简化侧向撞击桥墩应变能

公铁两用大跨度斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1058-1067页

作者：盛兴旺郭舜哲郑纬奇朱志辉胡辉跃中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测有限公司湖南长沙410075 中国中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430058

高速铁路大跨度斜拉桥结构变形受其复杂服役环境影响显著,而无砟轨道对工后变形的调整能力有限,因此大跨度斜拉桥的复杂变形条件将直接影响其上无砟轨道结构的适应性。以沪渝蓉高铁长江北支公铁两用大跨度斜拉桥应用无砟轨道为工程背景... 详细信息

高速铁路大跨度斜拉桥结构变形受其复杂服役环境影响显著,而无砟轨道对工后变形的调整能力有限,因此大跨度斜拉桥的复杂变形条件将直接影响其上无砟轨道结构的适应性。以沪渝蓉高铁长江北支公铁两用大跨度斜拉桥应用无砟轨道为工程背景,建立无砟轨道-大跨度斜拉桥一体化精细空间有限元模型,分析铁路、公路以及温度等多种荷载联合作用下大跨度斜拉桥-无砟轨道体系平顺性、无缝线路稳定性和无砟轨道层间变形协调性,从而对大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性开展深入研究。结果表明:在运营荷载及温度荷载最不利组合作用下,大跨度斜拉桥主梁线形平顺,变形平缓,桥梁整体刚度较好,桥上无砟轨道几何形位可以满足静态验收标准;大跨度斜拉桥上无缝线路的强度和稳定性满足要求,扣件工作性能良好,钢轨伸缩调节器的设置可有效释放梁端钢轨的纵向应力;无砟轨道层间设置橡胶隔离层且不跨主梁桁架节间的布置方式可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形协调性能,使得桥上无砟轨道层间始终处于受压状态,达到“隔而不离”的桥上轨道层间理想服役状态;大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性良好。本文研究成果可为公铁两用大跨度钢桁梁斜拉桥上无砟轨道的应用提供技术参考。

关键词：公铁两用大跨度斜拉桥无砟轨道无缝线路变形适应性稳定性平顺性协调性

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大跨超长联跨海连续梁桥纵向抗震体系研究

工程抗震与加固改造 2024年第4期46卷 41-49页

作者：张景钰何友娣李龙安中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为研究大跨超长联跨海连续梁桥的纵向抗震体系,以某长联连续梁桥[(60+22×80+60)m]为研究对象,采用传统隔震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用Midas/Civil建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系及其边界参数时桥墩在罕遇地震作用下... 详细信息

为研究大跨超长联跨海连续梁桥的纵向抗震体系,以某长联连续梁桥[(60+22×80+60)m]为研究对象,采用传统隔震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用Midas/Civil建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系及其边界参数时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。计算结果表明:对于传统体系,设置多个固定墩,可以在一定程度上降低结构的内力响应和限制桥梁的纵向位移,但结构内力和位移仍处于较高的水平,因此设置多个固定墩并不是行之有效的抗震结构体系;对于延性设计,塑性铰的耗能特性可以有效降低结构内力响应,其塑性变形特性会增大位移响应,但对于位于水中的桥墩,鉴于震后构件修复的难易程度,当考虑采用延性设计体系时应当予以更多的关注;对于减隔震体系,摩擦摆支座可以有效降低结构内力和限制桥梁的纵向位移,具有良好的减隔震效果,结构的安全性得到了显著提高,结构内力和位移与减隔震支座的个数之间并非简单的线性关系,应通过对结构内力的详细计算后确定。

关键词：大跨超长联抗震体系传统设计减隔震设计延性设计抗震性能连续梁桥

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G3铜陵长江公铁大桥桥塔基础设计

世界桥梁 2024年

作者：孙立山陈翔赵进节中铁大桥勘测设计院集团有限公司中铁桥隧技术有限公司铜陵市综合交通投资集团有限公司

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥,桥塔采用钢筋混凝土门形结构。3号桥塔基础比选了钻孔桩基础与沉井基础方案,4号桥塔基础比选了钻孔桩基础与地下连续墙基础方案,综合考虑基础受力性能、经济性、施工风险等,均... 详细信息

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥,桥塔采用钢筋混凝土门形结构。3号桥塔基础比选了钻孔桩基础与沉井基础方案,4号桥塔基础比选了钻孔桩基础与地下连续墙基础方案,综合考虑基础受力性能、经济性、施工风险等,均推荐采用钻孔桩基础方案。3号、4号桥塔塔座高4.5 m,承台分别为厚7 m的圆形-哑铃形和矩形-哑铃形结构,基础分别采用68根和64根?3.0 m钻孔桩,桩长分别为95 m和79 m,按摩擦桩设计。承台系梁采用ANSYS软件进行实体有限元分析,系梁横向受力主筋、竖向抗剪箍筋采用优化分区配置,满足受力要求。

关键词：公路铁路两用桥斜拉-悬索协作体系桥塔钻孔桩基础承台系梁结构设计

基于风-桥-车-人耦合振动的公路悬索桥竖弯涡激振动条件下驾驶员晕动症研究

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振动工程学报 2024年

作者：李涵朱金李永乐高宗余中铁大桥勘测设计院集团有限公司西南交通大学桥梁工程系

为了分析大跨度公路悬索桥发生竖弯涡振时桥上驾驶员的晕动症情况，将一维竖向人体振动模型引入传统的风-车-桥耦合振动模型中，同时采用简谐涡激力模型模拟桥梁的涡振，建立大跨度桥梁涡振条件下的风-桥-车-人耦合振动分析模型，以此... 详细信息

为了分析大跨度公路悬索桥发生竖弯涡振时桥上驾驶员的晕动症情况，将一维竖向人体振动模型引入传统的风-车-桥耦合振动模型中，同时采用简谐涡激力模型模拟桥梁的涡振，建立大跨度桥梁涡振条件下的风-桥-车-人耦合振动分析模型，以此计算人体振动响应。根据国际标准评价法ISO 2631-1:1997(E)，提出以人体振动响应为基础的驾驶员晕动症指标计算方法。上述精细化算法所需的计算资源和时间较多，而为了便于实际的工程应用，还提出了一种快速计算驾驶员人体振动响应和晕动症指标的简化算法。基于风-桥-车-人耦合振动模型，以一座大跨度悬索桥为例，分析涡振条件下桥上车辆及驾驶员人体各部位的振动响应。同时，将采用精细化算法和简化算法计算得到的涡振条件下桥上驾驶员的人体振动响应及晕动症指标进行了对比，以验证简化算法的可行性。研究结果表明：在桥梁涡振的激励下，人-车耦合振动效应对车辆自身的振动几乎没有影响；人体与车体以及人体各个部位的振动响应差异随着涡振频率的增加而增加；简化算法的计算效率非常可观，且对于实际工程而言具有可行性。

关键词：桥梁工程涡激振动风-桥-车-人耦合振动晕动症人体振动模型

考虑结构性能退化的桥梁有限元模型动态校准方法

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：陈戈钟万波范爱民郑兴路伟乔争气周广东中铁交通投资集团有限公司中铁大桥勘测设计院集团有限公司第四设计院河海大学土木与交通学院

随着服役时间增加，桥梁结构性能不断退化，构件病害也会不断加深并向邻近构件扩展。基于随机搜索的有限元模型多次独立修正难以反映桥梁服役性能的动态变化规律。基于Cuckoo Search Algorithm(CS算法)，提出一种考虑结构性能退化的桥... 详细信息

随着服役时间增加，桥梁结构性能不断退化，构件病害也会不断加深并向邻近构件扩展。基于随机搜索的有限元模型多次独立修正难以反映桥梁服役性能的动态变化规律。基于Cuckoo Search Algorithm(CS算法)，提出一种考虑结构性能退化的桥梁有限元模型动态校准方法，首先将CS算法编码对应的待修正参数集合分为病害构件、与病害构件相邻构件和其他构件3组，其次采用不同的策略对每组编码进行初始化，然后设置每次修正时待修正参数上限为上一次修正结果，最后通过设定不同的步长控制因子限定每组编码的搜索范围，并采用一座单跨桁架桥对方法的有效性进行验证。算例分析结果表明：基于CS算法的有限元模型动态校准方法能对桥梁的有限元模型进行动态修正，动态修正后的有限元模型能反映病害随时间不断加深以及向邻近构件扩展的桥梁服役性能时变规律。

关键词：桥梁结构性能退化有限元模型模型修正 CS算法动态校准