变速移动荷载作用下简支梁桥的动力响应及共振分析
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简支T梁的动力响应分析与抗震设计研究概述本文主要研究简支T梁的动力响应分析与抗震设计。
首先,我们将介绍简支T 梁的基本概念和结构特点,然后探讨动力响应分析的方法和原理。
接着,我们将讨论简支T梁的抗震设计,包括选取适当的地震输入、计算结构的地震反应、评估结构的性能、设计结构的抗震措施等内容。
最后,我们将总结研究结果,并提出未来可能的改进和发展方向。
一、简支T梁的基本概念和结构特点简支T梁是一种常用的结构形式,其横截面形状呈现出T字形,可以满足横向力和垂直荷载的传输需求。
简支T梁由上翼缘、下翼缘和腹板构成,常见于桥梁和建筑物的梁柱系统中。
简支T梁的结构特点决定了其在动力响应分析和抗震设计中的一些重要问题。
首先,简支T梁具有一定的刚度和柔度,考虑到梁的弯曲、剪切和扭转等动力特性是必要的。
其次,简支T梁受到地震等外部载荷的作用,需要通过抗震设计来保证结构的安全性。
二、动力响应分析的方法和原理动力响应分析是研究结构物在地震等动力荷载下的反应行为的方法之一。
在简支T梁的动力响应分析中,一般采用数值模拟的方法,例如有限元法、模态超级位置法等。
这些方法可以较为准确地模拟结构的动力特性,如固有频率、振型等。
在进行动力响应分析时,需要确定结构的边界条件、荷载输入、模型参数等。
边界条件的选取应合理反映实际工况,以保证分析结果的准确性。
荷载输入通常采用地震波进行模拟,可以通过现场观测、合成和记录等手段获取。
模型参数的确定可以通过试验和计算等手段获取。
三、简支T梁的抗震设计简支T梁的抗震设计是保证结构在地震荷载下具有一定的安全性和韧性的过程。
抗震设计的要求包括选择适当的地震输入、计算结构的地震反应、评估结构的性能、设计结构的抗震措施等。
在选择地震输入时,需要根据结构所处的地理位置、地震等级和预设的设计参数等因素进行合理的选择。
地震输入可以通过地震参数的统计分析和波谱方法进行确定。
计算结构的地震反应可以采用静力分析方法、模态超级位置法和时程分析方法等。
移动荷载列作用下简支梁振动响应参数研究王昆鹏;夏禾;郭薇薇;曹艳梅【期刊名称】《振动工程学报》【年(卷),期】2014(027)003【摘要】推导了移动荷载列作用下简支梁位移响应的精确解,在此基础上引入3个无量纲参数,研究了荷载移动速度、荷载频率及结构阻尼对桥梁响应的影响,分析了简支梁在一定荷载速度下的共振和消振现象发生机理.结果表明:桥梁跨中的最大位移响应并非随着荷载速度的增大而单调地增大,而是表现出一种类似正弦但波幅逐渐变大的方式;当移动荷载列以消振速度通过桥梁时,引起的桥梁余振响应趋近于零;简支梁的共振速度与移动荷载列的间距有直接关系,当共振速度同时又是消振速度时,共振现象被抑制;当简谐荷载移动速度较低时,梁体位移在荷载频率等于梁体第一阶自振频率时达到最大响应,随着荷载移动速度的增大,梁体位移达最大响应不再发生于荷载频率等于梁体第一阶自振频率的情况.【总页数】8页(P362-369)【作者】王昆鹏;夏禾;郭薇薇;曹艳梅【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U448.21+7【相关文献】1.简支梁桥在车辆荷载作用下的振动响应影响因素分析 [J], 董传磊2.移动荷载作用下简支梁桥振动响应分析 [J], 郑嘉俊;刘文会;孙海蛟;宋和骏3.任意移动荷载列作用下简支梁桥竖向振动响应解析分析 [J], 李小珍;张志俊;刘全民4.移动荷载列作用下简支曲线梁的振动响应 [J], 单德山;李乔5.移动荷载作用下简支梁桥振动响应分析 [J], 郑嘉俊;刘文会;孙海蛟;宋和骏;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析简支T梁是一种常用的结构形式,其在动荷载作用下的受力与挠度分析是结构工程中的重要问题。
在进行受力与挠度分析时,我们需要考虑动荷载的作用以及简支T梁的几何形状和材料特性。
1. 动荷载作用下的受力分析简支T梁在动荷载作用下,会受到横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用。
横向荷载:动荷载作用下,梁上的负载会对梁产生一个横向力,也就是横向荷载。
这个荷载会使得梁发生弯曲变形。
纵向荷载:动荷载作用下,梁上的负载还会对梁产生一个纵向力,称为纵向荷载。
这个荷载会使得梁产生纵向拉伸或压缩变形。
弯矩:横向荷载作用下,梁上的负载还会产生一个弯矩,也就是弯曲力矩。
弯矩方向和大小会影响到梁的受力状态。
解决这些受力问题,我们可以采用力学原理和结构分析方法,例如采用梁的受力分析方法(如弯曲力矩法、剪力法等)来分析梁在不同位置的受力情况。
2. 动荷载作用下的挠度分析除了受力分析,我们还需要对简支T梁在动荷载作用下的挠度进行分析。
挠度是指结构在荷载作用下产生的变形量。
对于简支T梁,在动荷载作用下,梁的挠度可以通过挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行计算。
挠度影响线法:这种方法主要用于分析简支T梁的静力挠度问题,通过构造挠度影响线来计算梁的挠度。
它通常适用于只有一个荷载作用的情况。
运动方程法:对于动力学问题,我们可以建立梁的运动方程,然后求解该方程得到梁在动荷载作用下的挠度。
这种方法适用于动力学问题或有多个荷载作用的情况。
有限元法:有限元法是一种非常常用的分析方法,通过将结构离散为有限个小单元来求解结构的受力和变形。
通过有限元法,我们可以计算简支T梁在动荷载作用下的挠度,并得到详细的变形图。
需要注意的是,在进行挠度分析时,我们还需要考虑边界条件、材料的弹性性质、几何形状以及载荷的特点等因素。
总结起来,对于简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析,我们需要考虑横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用,采用力学原理和结构分析方法进行受力分析,使用挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行挠度分析。
简支梁在列车荷载下的共振与消振效应作者:李慧乐夏禾郭薇薇来源:《振动工程学报》2014年第02期摘要:对简支梁在移动荷载(单个移动力、等间距移动荷载列及列车荷载)下的振动进行了分析,得到了以桥梁自由振动方式表达的响应理论解。
通过振动响应分析,得出了任一模态下简支梁共振及两类消振效应的发生条件,并阐明了它们的发生机理。
第一类消振只与单个荷载的移动速度有关,第二类消振发生在两个荷载之间,并与它们的间距相关。
当共振与消振条件同时满足时,共振将受到抑制,出现共振消失现象。
用数值分析计算了一座191 m简支梁桥在高速列车通过时的动力响应,并从单个轮对所引起的桥梁位移时程出发进一步说明了共振与消振机理和此时桥梁的响应特点,对解析结果进行了验证。
关键词:简支梁桥;移动荷载;共振;消振;共振消失中图分类号:U448文献标识码: A文章编号: 10044523(2014)02017208引言随着列车速度的提高,列车荷载作用下桥梁的动力问题越来越受到人们的关注。
其中列车过桥时引发的共振现象一直是国内外相关学者关注的重点,人们对这个问题进行了较为深入系统的研究,取得了很多有意义的成果[1~6]。
单个移动荷载过桥时可以分为两个阶段[3]:荷载在桥上的强迫振动时期以及出桥后的自由振动时期。
当荷载的加载频率等于桥梁的某阶自振频率时,则可能引起强迫振动期间的共振,文献[3]称其为第二种共振条件。
对于由多个轴重组成的移动列车荷载列,如果轴重间的时间差等于简支梁某阶振型的自振周期或其整数倍时,桥梁也将出现较大响应,文献[3]称其为第一种共振条件。
第一种共振是由于荷载的周期性加载产生的:轴重引起的桥梁自由振动互相叠加,响应随着通过桥梁的轴重数增加而不断累积增大。
这种由于自由振动叠加引起的共振现象较强迫振动期间的共振更为不利。
Pesterev等发现:单个荷载以不同的速度通过简支梁时[7],上述自由振动的幅值也将改变,并出现一系列的零值点。
移动车辆荷载作用下空心板梁桥振动响应分析
涂勇;涂清艳
【期刊名称】《江西交通科技》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】为研究不同行车速度和行车道位置对空心板梁桥振动响应的影响,本文结合工程实际情况,以一座简支空心板梁桥为研究对象,建立该桥的空间有限元模型并分析其动力特性,现场实测该桥在重型车辆荷载作用下的动态响应。
研究结果表明:空心板梁桥纵向刚度大,横向刚度较弱,振动响应主要由低阶频率控制;随着速度的增大,应变和位移有相同的变化趋势,但两者变化幅值不同;荷载直接作用的梁振动响应大于其他梁,但冲击系数小于非直接承受车辆荷载的梁;同一片梁的跨中位移冲击系数小于应变冲击系数,不同梁的振动响应随车辆行驶位置的变化而不同;横向各片梁的跨中最大位移值并非严格的线性比例关系;数值计算结果偏大,与实测振动规律并不完全一致。
【总页数】8页(P26-33)
【作者】涂勇;涂清艳
【作者单位】江西交通职业技术学院;江西省综合交通运输事业发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
1.移动车辆荷载作用下梁桥的强迫振动分析
2.移动荷载作用下简支梁桥振动响应分析
3.敞开式桁架组合简支梁桥结构车辆荷载下振动响应分析
4.移动荷载作用下简支梁桥振动响应分析
5.移动车辆荷载作用下中低速磁浮大跨度连续梁桥动力响应分析
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列车提速情况下铁路双线简支钢桁梁动力响应分析3夏 禾 陈英俊张 煅 柯在田(北方交通大学 北京)(铁道部科学研究院 北京)提 要 本文研究铁路双线简支钢桁梁在列车提速情况下的动力响应。
首先建立了考虑双线桁梁在车辆蛇行和单向行车时的偏心荷载作用下车桥系统空间耦联作用的振动力学分析模型,推导了系统动力平衡方程组,编制了相应的计算机软件。
在计算机上模拟列车过桥的全过程,计算了桥梁的动挠度、横向位移、横向振幅以及部分杆件的动应力响应。
以广深线上一座64m 下承式双线简支钢桁梁作为实例进行计算和分析,着重讨论了车速为100~250km h 时这类桥梁动力响应中的一些特殊问题。
关键词 列车提速 钢桁梁 动力响应 随着列车速度的不断提高,桥梁结构受到的动力冲击作用也越来越大。
国内外学者多年来做了大量的努力以研究铁路桥梁在移动列车荷载作用下的动力行为。
研究结果表明,对大部分铁路桥梁来说,其横向与竖向振动被认为是不耦联的,可以分别加以研究。
然而,对于双线铁路桥梁,其列车动荷载无论是在单向行车还是在双向行车时都不是对称的,上述结论并不正确。
目前,我国三大干线部分区段拟将客运列车提高到140~160km h ,提速激发了钢桁梁桥的空间振动。
为了保证列车安全和乘坐舒适度,有关桥梁结构在提速列车作用下的动力响应问题必须要先行进行研究。
本文的目的,就是要建立一个双线铁路桁桥系统与列车相互作用的动力分析模型,以研究其在偏心动荷载作用下的动力特性。
1 车桥系统动力分析模型列车2桥梁系统动力分析模型是由车辆模型、桥梁模型按照一定假定的轮轨运动关系联系起来组成的系统。
111 三维车辆模型车辆模型是由多节机车车辆(在以下叙述中除特别说明的以外统称车辆)组成的列车。
每节车辆都是由车体、转向架、轮对、弹簧和阻尼器组成的多自由度空间振动系统。
车辆模型的建立基于以下假定:(1)每节车辆的车体、转向架和轮对均视为刚体,即不考虑振动过程中车厢、转向架构架和轮轴的弹性变形;(2)所有机车和车辆均简化为一系弹簧悬挂系统;3国家“八五”科技攻关项目子课题,并得到国家教委博士点基金资助本文于1996年6月12日收到修改稿。
移动荷载作用下曲线桥的动力响应分析李皓玉;宋健;任剑莹【摘要】为确定移动荷载作用下曲线桥的动力学特性,以江西省某四跨连续曲线箱梁桥为实例,运用有限元软件ANSYS建立了该桥的有限元计算模型.计算了该曲线桥的自振频率以及在移动荷载作用下该曲线桥的竖向位移、扭转角、横向位移等的变化规律.同时将有限元数值计算结果与现场试验测试数据进行了对比,验证了该曲线桥有限元模型的正确性,在此基础上分析了车辆离心力、车辆载重、车速等参数对曲线桥动力响应的影响.结果表明,离心力使曲线桥产生朝向外侧的横向位移,使跨中扭转角变大;随着载重的增加,曲线桥跨中竖向、横向位移,扭转角以及支座反力呈线性增长;随着车速的增加,曲线桥跨中竖向位移先增大后减小,横向位移和扭转角逐渐增大,支座反力逐渐减小.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】曲线桥;有限元;移动荷载;动力响应【作者】李皓玉;宋健;任剑莹【作者单位】石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄050043;石家庄铁道大学交通环境与安全工程研究所,河北石家庄050043;石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄050043;石家庄铁道大学交通环境与安全工程研究所,河北石家庄050043;石家庄铁道大学工程力学系,河北石家庄050043;石家庄铁道大学交通环境与安全工程研究所,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】U441.30 引言随着我国交通运输的快速发展,交通量越来越大,曲线桥由于能较好地适应桥址受地形和路线限制的需要,可以更好地改善交通枢纽的美观程度,因此,曲线桥在我国的高等级公路建设以及城市道路的互通立交桥梁中得到了很大的发展与进步[1-2]。
车辆与桥梁的动力相互作用是一个复杂的课题,国外很多学者对其进行了研究,并取得了重要成果[3-5]。
李华等[6]基于纯扭转理论单根曲线梁法,对常见的约束扭转简支支座等截面连续曲线梁进行了分析。
简支T梁桥动力特性分析作者:赵梓霖隋沂真王绍全申杨凡来源:《建材发展导向》2015年第01期摘要:运用对某20m简支T梁桥建立有限元模型并进行模态分析,得到其前4阶模态的频率、周期、振型特点,发现20m简支T梁桥的自振特性较好,桥梁横截面抗扭刚度大且不易发生横向弯曲的振型,其主要振型是以竖向弯曲为主,所得结论可为简支梁桥抗震设计提供依据。
关键词:简支T梁;动力特性;ansys简支T梁桥是公路桥梁中最常见的桥型之一,其静动力分析一直是桥梁设计中最关键的问题。
模态分析是研究结构动力响应的基础,本文通过对20m简支T梁的模态分析,得到其动力特性,为相关结构的抗震设计提供参考。
1 计算模型某公路简支T梁桥跨径20m,桥面宽4.8m,梁高0.78m,整桥共设7道横隔板,其单个T 形梁的横截面图如图1运用ansys12对简支T梁桥建立计算模型,模型采用beam188梁单元,模型建立以后划分单元网格并施加约束,根据桥梁边界按照简支梁约束处理,对桥梁施加自重作用。
建立的有限元计算模型如图2。
2 模态分析将多自由度结构体系转化的单自由度结构体系的叠合称之为模态,模态分析是了解结构动力特性并以此分析结构动力响应的重要方法。
模态分析是了解结构动力特性并以此分析结构动力响应的基础。
多自由度结构体系的自振动力微分方程如下式式中的[M]是结构质量矩阵,[C]是结构阻尼矩阵,[K]是结构刚度矩阵,y表示加速度列向量,y表示速度列向量,y表示位移列向量。
将上式进行转化,可以得到矩阵方程的特解可以表示为如下形式:yi=Aisin(wt+φ),式中Ai表示振动幅度,w表示自振频率,因此可以通过进行模态分析以得到结在有限元软件ansys中对结构进行模态分析有多种方法,本例运用Subspace法计算出简支T梁桥前4阶自振频率以及振型图,取其典型振型图如图3。
表1为该桥自振频率及振型特点。
由表1可以看出,桥梁的一阶自振频率较小,仅为6.52Hz,此桥在人行激励的作用下不易发生振动,但是在车行激励作用下易于发生振动,且随着模态数的增加其自振频率不断增加,且增加的幅度在模态数较小时,自振频率增加幅度较小,随着模态数目的增加,该桥自振频率增加的幅度也较大。
铁路简支梁桥竖向共振影响因素的分析【摘要】随着经济的不断发展,铁路工程占据着国民经济增长的首要地位。
简支梁桥竖向共振直接影响着铁路工程的正常运营。
本文从铁路简支梁桥竖向共振的概述、铁路桥梁竖向振动模拟分析方法及对设计铁路简支梁桥的建议等几个方面进行了分析。
【关键词】铁路;简支梁桥;共振一、前言近年来,由于铁路工程开发的不断壮大,铁路简支梁桥竖向共振影响因素问题得到了人们的广泛关注。
虽然我国在此方面取得了一定的成绩,但依然存在一些问题和不足需要改进,在科学技术突飞猛进的新时期,加强铁路简支梁桥竖向共振影响因素的研究,对我国铁路工程的发展有着重要意义。
二、铁路简支梁桥竖向共振的概述对于车-桥系统中桥梁的振动问题,各国都已进行了大量的试验和理论研究。
早期的理论研究,一般都是采用匀速移动常量力或匀速滚动质量模型进行分析和计算;直到70年代末80年代初,随着计算机的应用和发展,通过建立车-桥系统相互作用的计算模型,借助计算机模拟分析列车过桥时桥梁的振动状态,使其结果更加符合车、桥振动的实际情况。
由结构动力学原理可知,结构的振动响应主要与其所受的外荷载和结构本身的自振特性有关。
那么,在车-桥系统中,桥梁的竖向振动响应则主要与列车对桥梁的竖向作用力(即轮对对钢轨的竖向作用力,包括列车重力和列车振动时簧上质量、簧下质量引起的惯性力)和列车过桥时桥梁的有载自振特性有关。
研究结果表明:当列车以速度v过桥时,长度(Lv)相同的多辆车辆轴重荷载对梁体动力作用相当于一个基频为v/Lv的周期性荷载,如果车辆的轴重荷载频率的整数倍与桥梁竖向一阶有载自振频率相等这时桥梁将出现竖向共振现象。
在现场提速试验中,当提速客车过桥的速度为160km/h左右时,32m下承式钢板梁桥出现竖向共振现象。
很显然,如果列车过桥时桥梁出现竖向共振现象,这将严重威胁列车在桥上的行车安全。
三、研究背景关于铁路桥梁在列车通过时的振动研究,已有一百多年的历史了。