既有铁路桥墩健全度评估方法及自振特性研究

摘要

铁路桥梁长期受列车动力荷载、风荷载等荷载作用，并且受到初始病害、结构材料老化、人为损坏和环境灾害等因素的作用，导致结构损伤累积、抗力衰减，影响桥梁结构的正常使用和铁路运营的安全稳定。因此，对桥梁结构，尤其是桥墩进行全面的健康状态检查是非常必要的。研究桥梁桥墩的健全度评价方法，开发简单易行并且快速准确的测试方法具有十分重要的意义。　　 本文对既有桥梁桥墩健全度状况评价方法以及相关测试方法进行了研究，主要工作和研究成果包括：　　 系统研究了基于桥墩自振频率的健全度评价方法以及规范的相关规定，分析了几种传统桥墩自振频率测试方法；着重研究了冲击振动试验法这种理论简单、快速易行的桥墩自振频率测试方法，对其原理和使用步骤进行了详细的论述。　　 介绍了用冲击振动试验法进行的大量实桥试验；以一座桩基础为主的桥为例，对获得的数据进行分析，识别了桥墩的一阶横向自振频率，研究了桩基各项参数对桥墩自振频率的影响，回归得到了桩基础桥墩的自振频率公式。　　 使用有限元软件按照设计图纸对实测桩基桥墩进行建模，计算桥墩频率，和实测结果进行比较。并且利用有限元软件，计算分析了桩基各项参数对桥墩自振频率的影响规律，得到了一些有价值的结论。　　 总结了有待改进的方面，并对桥梁健全度评估方法的研究发展方向提出了展望。

目录

文摘

英文文摘

致谢

序

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究及实践概况

1.2.1 国外研究及实践现状

1.2.2 国内研究及实践现状

1.2.3 当前桥墩检测和评定方法简介

1.3 目前存在问题及本文研究内容

1.3.1 目前存在问题

1.3.2 本文研究内容

第2章 基于自振频率的桥墩健全度评价方法

2.1 桥墩自振频率的传统测试方法

2.2 规范中桥墩自振频率的规定

2.3 利用桥墩自振频率评价桥墩健全度

2.3.1 方法原理及过程

2.3.2 方法应用及存在问题

2.4 冲击振动试验法测量桥墩自振频率

2.4.1 方法简述

2.4.2 测量桥墩自振频率的原理及步骤

2.4.3 此方法的研究及使用现状

2.5 本章小结

第3章 既有铁路桥梁实桥试验研究

3.1 试验目的及意义

3.2 试验过程及内容

3.2.1 试验方式

3.2.2 试验地点及时间

3.2.3 试验具体实施步骤

3.2.4 试验总结

3.3 试验数据分析

3.3.1 桥梁概况

3.3.2 桥墩一阶横向自振频率识别

3.3.3 数据规律分析

3.3.4 非线性回归分析

3.4 本章小结

第4章 试验结果的数值对比分析

4.1 数值分析概述

4.1.1 有限元模型

4.1.2 计算分析内容

4.2 有限元模型参数计算

4.2.1 桥墩顶部集中质量

4.2.2 桥墩底部弹簧刚度

4.3 有限元建模计算及对比分析

4.3.1 有限元模型建立

4.3.2 有限元建模计算分析

4.3.3 频率识别过程数值模拟

4.4 对比分析结论

第5章 桩基础桥墩自振频率的数值研究

5.1 桩基础桥墩有限元模型

5.1.1 有限元单元类型选择

5.1.2 模型中基础刚度的考虑

5.2 墩身参数对自振频率影响

5.3 桩基础参数对自振频率影响

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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