国家自然科学基金(51178025)
- 作品数：12 被引量：156H指数：8
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- 车桥耦合动力分析中地震动输入模式的研究被引量：9
- 2011年
- 依据地震作用下车桥动力相互作用的特点,建立地震-车-桥简化耦合模型和多自由度耦合模型,进行理论推导,研究采用地震动位移输入、加速度输入模式进行考虑地震作用的车桥耦合动力分析的特点和适用性。以8辆车编组的高速列车通过3跨钢桁拱桥为研究对象,考虑行波效应,进行地震动位移输入和加速度输入2种模式下的车桥耦合动力响应的数值计算对比分析。研究结果表明:位移输入模式对于所有轮轨关系均能适用;而加速度输入模式仅适用于轮轨关系为线性的情况,并且需要考虑拟静力分量对车桥耦合系统的影响;对轮轨关系为非线性的情况,采用地震动加速度输入模式,在车速超过80m.s-1时会导致耦合系统动力响应被严重低估。
- 杜宪亭夏禾余竹
- 关键词：车桥系统动力分析轮轨关系
- 基于全过程迭代的车桥耦合动力系统分析方法被引量：39
- 2013年
- 以刚体动力学方法建立车辆子系统方程,以有限元法建立桥梁子系统方程,以竖向轮轨密贴假定和横向简化的Kalker理论定义轮轨接触关系,以轨道不平顺作为激励,采用全过程迭代法求解车桥耦合系统动力平衡方程。先假定桥梁子系统无变形求解车辆方程,得到车辆运动状态和轮轨作用力时程;将得到的轮轨力作用于桥梁,计算桥梁子系统的运动状态;叠加桥面运动时程和轨道不平顺,形成新的车辆轮对激励;进行下一步迭代,直至前后2次迭代中计算的轮轨力满足收敛条件。此方法可避免时间步内车桥两子系统间的迭代过程,较易通过人为干预迭代过程促进计算收敛,提高车桥耦合动力分析的计算效率。应用此方法和传统时间步内迭代法对30t轴重货车通过跨度(70+3×120+70)m连续刚构桥的车桥耦合动力系统分析结果表明,此方法的计算效率较传统时间步内迭代方法高,方程求解次数仅为传统时间步内迭代方法的44%。
- 张楠夏禾
- 关键词：车桥耦合动力系统动力分析
- 桥梁抗震分析中的激励输入模式研究被引量：3
- 2011年
- 本文研究桥梁抗震分析中激励的输入模式。针对加速度、位移两种输入模式的特点、实现方法以及适用性进行对比分析。分析结果表明,若积分方法和步长相同,在有限元分析模型中加速度输入模式较位移输入模式容易获得更好的精度;而在模态分析模型中则得到相反的结论。为减小误差,模态模型中位移输入模式的模态力宜由等效分布荷载形式计算。实测地震加速度时程需要修正才能得到一致化的位移时程,在总结各类时域修正方法的基础上,本文提出一种频率内校正方法。
- 杜宪亭夏禾余竹
- 关键词：地震模态有限元
- 地震空间变异性对车桥系统响应的影响分析被引量：8
- 2012年
- 该文研究地震空间变异性对车桥动力相互作用的影响。依据场地特征,采用基于谱理论的无条件模拟方法产生非平稳的多点地震加速度时程;使用临界阻尼振子形式的高通滤波器对其修正,进而得到满足一致化要求的地震记录。影响空间变异性的因素均能够在该地震记录中得到充分反映。推导了绝对坐标系下考虑地震作用的车桥系统运动控制方程;其中,地震激励以位移时程形式作用到桥梁结构上。最后,选取8节车辆编组的高速列车通过3垮钢桁拱桥作为研究对象,分别进行了在地震动行波激励以及完全空间变异性激励作用下的动力响应分析;并将结果进行了对比。数值分析结果表明:车桥耦合动力分析中输入地震动需要考虑完全空间变异性的影响,这才能保证所有分析车速范围内车辆响应结果偏于安全。
- 杜宪亭夏禾
- 关键词：地震地面运动车桥系统行车安全
- 基于移动荷载作用下的结构响应及小波分析的桥梁损伤诊断被引量：7
- 2014年
- 用扭转弹簧模拟裂缝损伤,推导了移动荷载作用下裂缝损伤梁的动力响应.通过对损伤梁在移动荷载作用下的位移响应参数进行小波变换,用小波系数灰度图和小波系数模极大值轨迹图识别损伤位置,用可以评价信号奇异性特征的Lipschitz指数评价损伤程度,考察了不同损伤程度、多损伤位置和测点位置,荷载速度和荷载大小及噪声等因素的影响.数值计算表明该方法具有很好的识别效果.
- 余竹夏禾
- 关键词：桥梁损伤识别移动荷载小波变换
- 移动荷载作用下简支梁共振与消振机理研究被引量：25
- 2013年
- 推导了简支梁在移动荷载列作用下的振动响应理论解,得到了简支梁发生共振及两类消振效应的车速计算公式,阐明了二者的发生机理。提出移动荷载作用下简支梁存在两类消振效应,第一类消振为单个荷载行为,第二类消振与荷载间距有关;发生消振效应时,已经离开桥梁的荷载所引起简支梁的自由振动抵消为零,桥梁的动力响应较小;消振发生的条件较共振更为严格,当车速同时满足二者的要求时,消振效应起主要作用,将出现共振消失现象;理论上通过调整车厢长与桥跨之比可避免共振现象发生。通过算例分析了两座简支梁在列车过桥时的动力响应,验证了理论分析的正确性。
- 李慧乐夏禾郭薇薇
- 关键词：简支梁高速列车消振
- 基于车桥耦合动力分析的桥梁动应力计算方法被引量：25
- 2015年
- 为充分反映列车与桥梁的动力相互作用,建立三维车辆模型及桥梁有限元模型,依据轮轨接触关系形成车桥耦合动力系统模型;考虑轨道不平顺的随机激励作用,求解车桥系统动力方程,得到桥梁节点的振动响应。在此基础上,计算桥梁构件单元的动应力响应时程。以CRH2型动车组通过某跨度为80m的下承式钢桁梁桥为例,计算分析各局部杆件的动应力时程及不同杆件的应力动力放大系数。结果表明:所给出的计算方法考虑了桥梁横向振动的影响以及轨道不平顺激励,能够真实反映列车荷载作用下桥梁局部构件的动应力响应;在列车荷载作用下下承式简支钢桁梁桥各类杆件中的危险杆件并不一定出现在桥梁跨中,动应力响应沿桥跨方向呈现出与位移响应幅值不同的空间分布趋势;不同类型杆件的应力动力系数不相同;现行规范中关于运营动力系数的计算不能真实反映不同车速下桥梁杆件应力的动力放大效应。
- 李慧乐夏禾张楠杜宪亭
- 关键词：钢桁梁桥车桥耦合振动轨道不平顺
- 基于小波变换与Lipschitz指数的桥梁损伤识别研究被引量：13
- 2015年
- 针对连续小波变换与Lipschitz指数在识别信号奇异性上的优越性,以裂缝模拟桥梁损伤,提出基于小波变换与Lipschitz指数的损伤识别方法。对损伤结构位移模态进行小波变换,用小波系数灰度图及模极大值轨迹图进行损伤定位,并用Lipschitz指数评价损伤程度。理论推导裂缝梁的Lipschitz指数范围,并数值计算验证该方法识别结构裂缝损伤的有效性。考察Euler梁及Timoshenko梁、不同程度损伤、多位置损伤、稀疏测点布置及噪声测试等多种因素对损伤识别效果影响。
- 余竹夏禾殷永高孙敦华
- 关键词：小波变换奇异性损伤识别位移模态
- 大跨度铁路悬索桥风—车—桥耦合动力分析被引量：18
- 2013年
- 悬索桥虽跨越能力大但刚度较弱,在列车与风荷载的共同作用下易产生较大振动,影响桥上行车安全。为研究风荷载作用下列车通过铁路悬索桥时的车辆与桥梁动力响应及安全性,以轮轨密贴理论定义竖向轮轨作用力,以简化的Kalker蠕滑理论定义横向轮轨作用力,以静风力及抖振风力模拟作用在车辆和桥梁上的风荷载,建立简化的大跨度铁路悬索桥的风—车—桥耦合动力学模型,并给出基于系统间积分的风—车—桥迭代算法。运用该方法对强风条件下列车通过跨度(52+800+800+52)m悬索桥的行车安全性分析表明,系统间迭代算法具有较高的计算效率,仅经过几次迭代即可得到精度较高的计算结果;该大跨度悬索桥在桥面平均风速为25m.s-1时,桥梁跨中竖向动位移较无风状态变化不大,而桥梁跨中竖向加速度及桥跨、桥塔横向动位移和加速度响应则较无风状态有大幅度增加,可见,动风荷载对风—车—桥系统的振动起到控制作用。
- 张敏张楠夏禾
- 关键词：悬索桥动力响应迭代算法轮轨相互作用风荷载
- 撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及列车运行安全分析被引量：5
- 2012年
- 建立了"列车-桥梁-撞击荷载"系统动力分析模型,通过在松花江大桥进行的现场试验,得到了流冰撞击力时程,施加到桥墩上作为系统的激励。编制了分析程序,以高速铁路5×32m预应力混凝土简支单线箱梁桥为算例,通过计算机模拟,对流冰撞击作用下桥梁结构的动力响应及桥上高速列车的运行安全问题进行了研究。分析了在有流冰、无流冰撞击作用两种情况下,桥梁结构关键部位的位移和加速度响应,以及桥上高速运行列车的车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标。计算结果表明:流冰撞击作用对桥梁结构以及高速列车的动力特性具有较大的影响,撞击作用使桥梁和车辆的动力响应大幅度增大。当流冰撞击荷载峰值达到4000kN时,车辆减载率已经超过了0.6的限值。撞击荷载作为一项特殊的作用力,在高速铁路桥梁的动力设计中应予以重视。
- 夏超逸雷俊卿张楠夏禾
- 关键词：高速列车动力响应运行安全
