科学研究

公路桥梁车桥耦合动力性能评价及其应用

时间:2018-06-26 浏览次数:3051/ 次

本课题突破传统桥梁的静力评价方法,提出了基于模型修正的正常交通荷载下桥梁动力性能评价方法。以常见的T形桥梁为工程算例,从密集和一般交通荷载动态过桥角度分析了T形桥梁在不同横向联结方式下的整体刚度、车辆过桥的动力冲击作用和加速度等,详细展示了动力评价方法的功能和特点。冲击系数是公路桥梁用来描述移动车辆-桥梁系统相互作用的强迫振动的关键参数,设计了低通Butterworth滤波器对实测动位移响应的动力部分进行滤除而保留了静力极值,从而可以根据实测响应确定冲击系数。最后将该动力性能评价方法推广应用至空心板桥、预制小箱梁桥、等截面连续现浇箱梁桥、变截面连续梁桥、连续刚构桥以及拱桥等各种桥型。研究结果将为桥梁的设计、加固及养护等提供理论数据支撑。

主要研究成果有:1.基于优化算法及参数灵敏度分析方法,以桥梁现场实测数据为依据,分别建立了包含不同静动力信息的目标函数,实现了桥梁静动力模型修正技术。2.融合了有限元模型修正,交通荷载模拟以及交通荷载作用下桥梁动力响应分析技术,提出了基于有限元模型修正的交通荷载作用下桥梁动力性能评价方法。3.设计了低通Butterworth滤波器对实测动位移响应的动力部分进行滤除而保留了静力极值,从而可以根据实测响应确定冲击系数。4.针对现有T形梁桥所采取的横向联结方式,如铰接联结、半刚半铰联结、半刚半铰加整体层联结、湿接联结、湿接联结加整体铺装层等,建立不同的ANSYS实体模型,从静力方面和模态方面分析桥梁在不同横向联结方式下的整体刚度。5.采集得到了空心板桥冲击系数库,并对采集到的实测数据回归分析,建立实测的频率和冲击系数之间的关系,并与规范公式进行对比分析,对装配式板桥新桥设计和旧桥承载力评估提供依据。6.以修正后连续梁桥的有限元模型为基础,利用所提出的动力性能评价方法计算出不同联结方式T形梁桥在密集及一般交通状况下的动响应情况,从动力方面分析桥梁在不同横向联结方式下的各片梁的动响应情况,并将动力性能评价方法进行了推广应用。

本研究给桥梁的定期检查和养护维护提供了很大的便利性,无论从桥梁结构安全性、行车使用安全性看,还是从乘车人员心理角度考虑,交通荷载作用下桥梁动力性能评价及应用研究具有广泛的社会经济效益。

自从20084月项目启动以来,研究成果陆续在河北省的部分高速公路、一般干线公路等高等级公路上推广应用至空心板桥、T形梁桥、预制小箱梁桥、等截面连续现浇箱梁桥、变截面连续梁桥等各种桥型。研究成果为桥梁的设计、加固及养护等提供理论支撑和运营管理指导。

其成果“环保型道路建设与维护技术”2011年河北省科技进步一等奖。