高墩简支梁桥的车桥横向振动特性及横向振幅计算研究--《西南交通大学》2013年硕士论文
高墩简支梁桥的车桥横向振动特性及横向振幅计算研究
【摘要】：随着我国经济的不断发展,列车的运行速度和承载重量都有了很大程度的提升。在列车车速和列车载重的不断提高的情况下,对铁路桥梁的要求相比以前也有了很大的不同。一些既有桥梁,由于原设计规范不能够符合现行规范的设计要求,或是由于当时施工技术、施工材料的限制使得工程质量不能够得以保证,以及外界环境因素等的影响,已经无法满足目前铁路运输发展的需要。需要对这些桥梁进行检测以及加固处理,使得桥梁的承载能力和运营性能达到要求。列车提速后,既有铁路桥梁存在的主要问题集中在横向刚度不足,桥梁横向振幅过大。这将直接影响行车安全性,是铁路提速的障碍。
本文主要结合某线区段的高墩简支梁桥进行研究,具体做了以下几个方面的工作：
对该区段的典型铁路桥梁进行了桥梁现状检查,并且进行了动载试验。对典型的桥梁进行了理论计算。通过检查以及试验表明,该区段铁路的16m梁、24m梁和32m梁的横向刚度不能满足规范的要求,应进行横向加固。梁端存在间隙不足；梁体混凝土存在局部掉块和蜂窝麻面情况；横隔板连接削弱,钢筋外露,应该进行整治。部分桥梁线路状况不良,存在道床板结、杂草丛生的状况。部分桥梁支座存在橡胶外鼓、破裂病害。部分桥墩横向振幅过了《铁路桥梁检定规范》中墩顶横向振幅通常值的要求,部分墩身存在裂纹掉块的病害。部分桥梁存在浅基础病害。
石砌桥墩横向刚度较弱,梁体横向刚度较弱。相邻高墩的横向振动相互影响。梁墩体系横向耦合振动。
桥墩的横向振动与许多因素有关。为了简化桥墩横向振幅的计算,本文在桥墩的计算模型中将100kN的横向力作用于墩顶,利用计算的理论值与实测的最大振幅做比较,得出二者之间的关系。得出了一些有价值的规律和结论,期望能对同类桥梁的桥墩横向振幅分析提供参考。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：U441.3【目录】：
摘要6-7ABSTRACT7-11第一章 绪论11-21 1.1 论文的背景以及研究意义11-12 1.2 国内外研究现状12-14 1.3 某铁路线桥梁概况14-19 1.4 本文的研究的主要内容、目标与方法19-21第二章 桥梁现状检查结果21-31 2.1 桥上线路状况及线桥偏心21 2.2 梁端间隙21-22 2.3 梁体病害22-25 2.4 支座病害25-26 2.5 墩台病害26-29 2.6 基础冲刷29 2.7 小结29-31第三章 桥梁结构理论计算31-47 3.1 A桥计算31-34 3.2 B桥计算34-37 3.3 C桥计算37-40 3.4 D桥计算40-42 3.5 E桥计算42-45 3.6 小结45-47第四章 桥梁动载试验47-59 4.1 试验测试内容及测点布置47-49 4.2 梁体横向振动和横向加速度49-53
4.2.1 梁体横向自振频率49-50
4.2.2 梁体横向振幅50-52
4.2.3 梁体横向加速度52-53 4.3 石砌桥墩横向振动53-55
4.3.1 石砌桥墩横向自振频率53-54
4.3.2 石砌桥墩横向振幅54-55 4.4 支座横向动位移55-57 4.5 梁体竖向挠度57 4.6 小结57-59第五章 桥梁结构运营性能评估及安全对策59-61 5.1 梁体评估及对策59 5.2 支座评估及对策59 5.3 石砌墩台评估及对策59-60 5.4 浅基础评估及对策60 5.5 小结60-61第六章 桥墩横向振幅分析61-72 6.1 桥墩计算模型的建立61-62 6.2 桥墩横向位移计算结果与实测横向振幅比较62-65 6.3 回归分析理论介绍65-67 6.4 复相关系数准则67 6.5 R软件介绍67-68 6.6 桥墩横向振幅的简化计算公式68-71 6.7 小结71-72结论72-74致谢74-75参考文献75-78攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果78
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硕士学位论文
基于有限元法的桥墩对桥跨横向振动的影响研究
姓名：高苏
申请学位级别：硕士
专业：工程力学
指导教师：汪凤泉
基于有限元法的桥墩对桥跨横向振动的影响研究
随着铁路提速和高墩桥梁的建设，桥梁横向刚度已经成为控制桥梁稳定性和安全性的重
要指标，而桥墩在桥跨中的影响作用也就显得尤为突出。因此，研究桥墩的振动特性及桥墩
对桥跨横向振动的影啊具有重要意义。
研究结构的振动特性有解析法和数值法。但能通过解析方法去求解的仅是少数方程性质
比较简单、边界条件规则的问题，而绝大多数的方程则没有解析解。因此，数值分析法被广
泛采用，而有限单元法是十分有效的数值解法。本文用有限元软件，首先建立单墩有限元模
型，并用实验结果对其进行修正，分析墩的截面形状、上部桥跨质量、下部地基条件的改变
对桥墩振动特性的影响。其次，对互跨连续粱桥建立“桥跨一墩一基础”三维耦合模型，在
此基础上，研究了桥墩横向刚度和质景变化对桥跨横向振动的影响，并提出可以对不同跨度
连续柒桥进行简化计算的墩梁刚度比值范围。研究过程中，墩梁刚度比是在桥梁系统的力学
模型下计算得到的，计算简单、方便。
同时，本文为提高单墩有限元模型计算的模态置信度，分析了建模过程中，有限争元类
型、单元个数及网格划分方法的选择对计算结果精度的影响，为建立单墩有限元模型时，
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铁路大跨度连续梁桥桥墩设计参数对结构横向振动性能影响分析
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混凝土桥梁下部结构病害分析与加固
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