移动荷载

摘要： 为了研究水下爆炸-移动作用下悬浮隧道管体的变形规律,基于Cole冲击波半经验公式和Vernon气泡运动方程将水下爆炸过程简化为冲击波和气泡脉动作用两个阶段,将公路I级荷载简化为移动荷载序列,通过D′Alembert原理建立了一个考虑水下爆炸荷载、移动荷载以及流体作用的悬浮隧道动力学模型,采用四阶Rungek-Kutta法求解运动微分方程组,利用已有的数据和公式对模型进行验证,最终讨论爆炸荷载、移动荷载对隧道管体变形的影响。结果表明:冲击因子?能够极大促进悬浮隧道最大位移的增加;在仅爆炸荷载作用下与?=0.1相比,冲击因子增大2倍和4倍,隧道最大位移分别增大了4倍和10倍;气泡荷载频率随炸药量的增大成指数增大,随爆点水深的增大气泡荷载频率成反比例下降;不同炸药量和水深情况下,气泡荷载频率均小于3 Hz,与隧道低阶频率相近容易导致共振。在水下爆炸和移动荷载作用下,悬浮隧道的最大位移受到移动荷载位置和速度的综合影响,其中车辆以最快速度行驶至跨中时发生爆炸危害性较大。

摘要： 依托某典型高速公路饱和沥青路面,建立移动荷载下路面系统计算模型,考察行车速度、渗透系数、排水边界、模量等因素对水力响应的影响,分析饱和沥青路面水力损伤机制。结果表明:车辆荷载加载和卸载过程中饱和沥青路面动孔压表现为增长和消散发展模式,产生挤压和泵吸作用,孔隙水渗流过程中对面层产生循环拖拽和冲刷作用,在沥青面层深度0.05 m范围内容易出现水力损伤。动荷载产生的惯性作用、动孔压梯度形成渗流力产生的挤压和泵吸作用,以及孔隙水在流动过程中产生的拖拽和冲刷作用,是沥青路面产生水力损伤的内在机理。

摘要： 为验证波动理论在求解梁索组合结构自振特性和冲击响应问题中的适用性,探讨移动荷载下弹性波在结构中的传递特征,利用铁木辛柯梁的横向振动微分方程和拉索的纵向波动方程,推导移动荷载作用下梁索组合结构的动力学响应函数,通过构造回传路径矩阵,得到结构响应的波动解。为解决传统回传路径矩阵法(MRRM)在计算弯曲波传递过程中回传路径矩阵求逆困难的问题,基于离散傅里叶变换思想(DFT),推导出结构瞬态响应的级数解,并采用试验和有限元数值算例对改进后的MRRM法进行验证,结果发现:在30 km/h的车速下,使用本文算法计算得到的跨中最大动应变和有限元结果偏差为5%,与试验结果相比偏差8%;在40 km/h的车速下,理论最大值与有限元偏差为4.0%,与试验结果相比偏差9.8%。最后,以梁索组合结构为研究对象,使用本文算法计算,得到结构前5阶自振频率与有限元结果最大偏差为0.29%,前2阶自振频率偏差为0。进一步分析移动荷载下梁索组合结构的波动响应特点,将理论结果与有限元数值结果进行比对,结果具有较高的吻合度。可推知,本文算法在计算移动荷载下桥梁结构的瞬态波动响应方面具有较高的可靠性。通过结构频谱分析发现,移动荷载下,铁木辛柯梁中弯曲波主要为频率分量低于结构2倍自振频率的低频响应。在改进后的MRRM基础上探索基于结构自振特性的频域合理选取准则,进一步提高了MRRM法求解波动响应的计算效率。

摘要： 为研究任意边界条件连续梁的动力响应问题,建立了两端任意约束中间弹性支撑梁的力学模型,给出了求解其振动频率的方法,并采用振型叠加法推导了其在移动荷载作用下的动力响应的理论解。通过编写相应的MATLAB计算程序进行求解,结合算例用所提出的理论方法得到的结果与有限元方法进行对比,验证了方法的正确性与精度以及适用范围。分析了边界条件对结构振动响应的影响,结果表明:两端任意约束中间弹性支撑连续梁的高阶模态与两端简支或固定支撑的连续梁明显不同,由于边界条件为弹性,其高阶模态曲线边界处的幅值反而更大;在移动荷载作用下,梁体向下动位移的最大值出现在跨中,而向上动位移的最大值出现在梁端,同时梁体在各个截面处均交替出现了正弯矩和负弯矩,跨中位置处的正弯矩和端点处的负弯矩最为显著;当荷载的移动速度增大时,跨中位移的波动周期也越长;对比不同的边界条件,两端弹性支撑的跨中挠度变化幅值介于两端固支和两端简支之间,两端线弹簧刚度主要影响结构的振动幅度,而转动弹簧刚度则对结构的最大振动位移影响更为明显。

摘要： 为了研究路基在不同速度下由车辆荷载引起的动态响应,建立了比例为1:10的模型实验,以测试不同列车速度下路基的加速度和土压力。使用ABAQUS有限元计算软件,通过FORTRAN子程序来施加列车移动载荷,建立与模型实验相同尺寸的三维有限元模型。通过对比模型实验和有限元方法的数据,验证了有限元方法的数据和结论。该有限元模型也为模型实验提供了补充。实验结果表明,随着速度的加快,路基的峰值加速度和土压力也随之增加。通过分析实验数据,发现路基的垂直加速度远大于轴向加速度和横向加速度。另外,土壤的弹性模量和轨枕间距也对加速度有影响。

摘要： 为了研究移动荷载作用下正交各向异性饱和地基的动力响应,基于ABAQUS有限元软件和FORTRAN语言,建立了正交各向异性饱和地基模型,分析了移动荷载作用下正交各向异性饱和地基的位移、应力、孔隙水压力的变化规律。结果表明:土体的弹性模量、荷载振动频率、荷载移动速度对饱和地基的竖向位移均有明显的影响;荷载的变化对土体孔隙水压力也产生了较大的影响;随着土体深度的增大,土体的竖向正应力最大值有明显的下降趋势。该研究成果为路基工程的设计提供了参考。

摘要： 为了对路面结构在实际车辆荷载影响下的工作状态做出更加准确的判断,对现有道路结构在移动荷载作用下的弯沉及应力响应进行了分析研究。首先对车辆荷载荷载参数换算理论做了简单介绍,应用ABAQUS建立路面结构的模型,使用DLOAD子程序实现车辆荷载的移动,分析了不同车速、不同轴载作用下的路面面层弯沉及应力变化情况。结果得出:随着车速的增加,路表弯沉值,上、下沥青面层的层底正应力、拉应力值总体呈现减小趋势,但在70 km/h左右,各项指数反趋势增长;随着车辆轮胎接地压强的增加,路表弯沉值,上、下沥青面层的层底正应力、拉应力值显著增大。

摘要： 为对沥青路面结构性能衰减演化分析提供参考,以不同基层类型的沥青路面结构作为研究对象,分析动态反演方法在路面结构性能衰减研究中的可行性.首先,收集了实验路段2010年和2015年的实测弯沉数据,采用动态和静态方法进行路面力学参数反演,分析反演结果在服役期的变化趋势.其中,动态方法采用谱单元法进行沥青路面动态黏弹分析,以弯沉时程曲线构造力学参数优化目标函数,得到沥青层的复数模量和其他结构层的弹性模量.静态方法以层状弹性理论作为正分析方法,以弯沉盆进行反演得到各结构层的弹性模量.继而采用动态反演力学参数进行移动荷载作用下的路面分析,计算了基层层底和沥青层层中的应力、应变等力学响应,分析了力学响应随服役时间的变化.结果表明:静态反演结果表现出较大的波动性,2015年的静态反演结果甚至大于2010年的结果;动态反演结果比静态反演结果更加稳定,参数变化趋势可以客观描述路面结构性能的衰减,而且与基于动态反演参数的路面力学响应变化趋势具有合理的一致性.动态反演方法可以充分利用实测弯沉信息,有效避免模量窜层引起的静态反演结果误差,为路面结构性能衰减演化分析提供了便利和途径.

摘要： 文章采用ABAQUS有限元软件建立路面结构的三维有限元动载模型,调用FORTRAN语言编写的用户子程序VDLOAD模拟移动荷载,分析不同车速下的最大板底拉应力和面层最大竖向位移、同一车速下不同超载率的板内最大剪应力变化规律。结果表明,行车速度的提高会降低装配式面板的板底拉应力以及面层竖向位移;同一车速下,随着荷载的增加,面板内部的最大剪应力将增大。

摘要： 在轨道交通桥梁实际运营过程中,由于桥面板的结构特点以及轨道车辆荷载大小的时变性,桥面板往往处于较为复杂的时变三轴应力状态,现行规范并不能很好地指导其设计与施工,针对轨道桥梁桥面板的深入研究也较为匮乏。为了对其应力特征进行研究,借助正交异性钢桥面板足尺节段模型疲劳加载试验得到了桥面板、U肋及横隔板处的测点应力数据,通过比较不同路径上和不同位置处的试验数据总结出桥面板在桥梁服役阶段各关注细节的应力变化规律。试验结果表明桥面顶板测点的应力水平随着与U肋的距离愈来愈远而大幅降低,U肋处测点距桥面顶板的距离大小对该处应力水平的影响更大,横隔板处测点的应力最大值均出现在桥面板-横隔板-U肋三者共同连接区域。针对各连接部位较多处于应力集中状态这一普遍现象提出在U肋内增设内隔板的改进措施,ANSYS仿真模拟结果表明当内隔板采用三面围焊时可以有效改善应力集中现象。

摘要： 沥青路面的动态响应分析是研究沥青路面损害机理的基础.为了深入研究沥青路面动力响应影响因素,借助有限元软件ABAQUS,建立了移动荷载作用下半刚性基层沥青路面结构的动力响应模型,分析了沥青路面动力响应的影响因素.结果表明,移动荷载作用下,沥青路面动力响应受温度、路面结构、轮胎对路面的纵、横向荷载的影响;温度越高,路面结构的竖向变形越大,车辙产生的速率越大;竖向应变与模量变化相协调,且存在各层之间的模量组合,只有模量匹配时,整体路面结构受力才比较均匀,在路面设计过程中应尽量考虑模量的组合;轮胎对路面的横、纵向荷载的施加将引起路面结构相应应力的增加,不利于沥青路面的抗车辙性能,在路面使用过程中,应尽量控制超载现象以减轻路面结构所承受的水平力.

摘要： 本文分析了粘弹性基础上的圆柱壳在移动荷载作用下的振动特性.基于Kelvin-Voigt模型和Euler-Bemoull梁模型,并利用Newmark方法计算了简支边界条件的圆柱壳在移动横向荷载下的时程响应.在数值计算中,对荷载移动速度和激励频率以及粘弹性基础对圆柱壳动挠度的影响进行了讨论.

摘要： 运用振型叠加原理,结合广义坐标变换的方式,建立移动荷载通过简支梁桥时系统的动力平衡微分方程并依此编写了分析程序.以某32m铁路简支箱梁桥为例,通过有限元软件建立模型,运用程序计算出在简支梁的最大挠度与有限元软件的计算结果进行对比分析,此外通过自编程序,改变过桥速度,以及质量M两项因素,得出桥梁最大挠度的变化趋势.

摘要： 采用大型通用有限元软件ANSYS分析了移动荷载作用下曲线箱梁的剪力滞效应.分别设置了3种不同大小的移动荷载和3个不同的作用位置,研究了荷载移动到曲线箱梁L/2跨时该截面的剪力滞效应分布情况.结果表明:荷载沿箱梁中心线移动时,截面内外侧剪力滞效应分布不均匀;荷载沿外侧腹板移动时,外侧腹板处正剪力滞现象明显,内侧腹板以及翼缘板上负剪力滞现象明显;荷载沿内侧腹板移动时,内侧腹板处正剪力滞现象明显,外侧腹板以及翼缘板上负剪力滞现象明显.移动荷载大小的改变,对曲线箱梁剪力滞效应的分布情况影响较小.但随着移动荷载的加大,局部剪力滞效应会少量地增大.

摘要： 利用哈密顿变分原理以及结构动静态构型的影响,建立了大跨度斜拉桥的运动微分方程.通过传递矩阵法,将斜拉桥分成每一小分段,并以索-梁结构作为斜拉桥的子结构,从而进行建模计算,进而可以得到整桥的自然频率及模态函数.考虑到移动荷载的作用,可以得到斜拉桥相应的位移,速度和加速度响应.

摘要： 基于时滞反馈控制策略及Euler-Bernoulli梁理论,建立了移动荷载作用下弹性梁的非线性动力学模型.利用Galerkin方法得到时滞动力系统,通过模态分析和线性稳定性分析,得到了速度时滞反馈条件下系统的稳定性条件.研究表明,速度时滞正反馈有效影响控制系统的效果及结构的稳定性.同时时滞或控制增益的变化可能会导致周期运动、拟周期运动以及混沌运动.

摘要： 基于开关控制算法,以跨中挠度为控制目标,采用数字信号控制系统进行了双撑杆智能预应力钢桁梁模型在移动荷载作用下的主动控制试验,对比研究了普通钢桁梁、普通预应力钢桁梁和智能预应力钢桁梁在跨中挠度和杆件应力约束条件下的最大承载力,并探讨了这两个约束条件对智能预应力钢桁梁承载性能的影响.试验结果表明智能预应力钢桁梁具有更高的约束承载力,特别适用于对钢桁梁变形有严格限制或可变荷载与永久荷载比值较高的情况.

摘要： 采用时间域有限元数值分析方法,分析了公路桥梁在重载荷载作用下的振动响应.2D计算模型中车-桥耦合振动体系包含了车辆和桥梁,考虑了车速、桥梁跨径、桥梁阻尼率情况下对车-桥耦合系统振动的影响,并进行了数值分析,计算结果表明:在一定范围内,移动荷载的重量越大、移动荷载速度越大、桥梁的跨度越大、桥梁的振动阻尼越小,桥梁振动越剧烈.

摘要： 根据Biot饱和多孔介质U-W格式(U为土骨架位移,W为孔隙流体位移)动力控制方程,结合Galerkin法和Fourier变换,推导得出饱和土体2.5维有限元方程及粘弹性人工边界.通过编制相应程序,研究两组相向移动点荷载作用下饱和地基表面的位移动力响应,以模拟铁路会车时地基中的振动情况,由快速Fourier变换(FFT)可获得空间域中的数值解.算例重点分析两组相向移动荷载的分布距离、交会时间和自振频率对饱和地基表面位移响应的影响.结果表明:两组荷载逐渐接近时,彼此引起的位移响应会在空间耦合,位移响应增大,并可带动更大范围的孔隙流体和土颗粒振动;另外,相比于移动常荷载,两组移动简谐荷载会进一步加剧孔隙流体和土颗粒的耦合效应.

摘要： 天津滨海新区Z2线为新型地铁线路,有着列车运行速度快、发车频次高等特点,其地铁运营时速最高可达120km,而中国现阶段城市中运行的普通地铁列车时速一般在60～80km.高速地铁荷载与普通列车荷载相比,有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动规律也有所不同.以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立隧道一土层三维有限元模型,采用动力隐式分析模拟地基土高速移动地铁列车荷载下的地表振动强度衰减规律,比较不同盾构隧道埋深、不同地铁列车行车速度以及不同隧道上覆土层性质工况下的地表振动变化规律,并结合相关城市环境振动评估标准,对地铁造成的环境振动进行评价,初步得到了地铁线路环境振动防护距离随以上三种因素的变化规律.研究结论可为今后高速地铁线路工程建设选线以及运营沿线振动预测、地铁沿线规划提供一定指导.

摘要： 本发明公开了一种多层框架式码头最危险组合内力值及其相应的最危险组合荷载计算方法，首先建立多层框架式码头结构段的三维有限元模型；然后计算在不同荷载工况单独作用下模型中各构件的内力值；并构成总内力值矩阵；按照荷载组合原则得到荷载组合方案；最后通过对各组合内力值进行对比分析最终确定构件的最危险内力组合值及其相应的最危险组合荷载；本发明提供的方法适用于计算多层框架式码头结构构件的最危险组合荷载。其中，充分考虑了堆货荷载作为面荷载的全组合模式，门机荷载的移动特性以及撞击力不可与工作状态门机荷载共同组合等诸多因素，使得最终的计算结果能够更趋于实际情况，为多层框架式码头结构的设计和研究提供一定的技术支撑。

摘要： 本发明公开了一种码头门机移动荷载及多层框架式码头最危险组合荷载计算方法及系统，首先建立多层框架式码头结构段的三维有限元模型；然后计算在不同荷载工况单独作用下模型中各构件的内力值；并构成总内力值矩阵；按照荷载组合原则得到荷载组合方案；最后通过对各组合内力值进行对比分析最终确定构件的最危险内力组合值及其相应的最危险组合荷载；本发明提供的方法充分考虑了堆货荷载作为面荷载的全组合模式，门机荷载的移动特性以及撞击力不可与工作状态门机荷载共同组合等诸多因素，使得最终的计算结果能够更趋于实际情况，为多层框架式码头结构的设计和研究提供一定的技术支撑。

摘要： 本发明提出了一种移动荷载下简支梁损伤和移动力同时识别方法：测量结构在损伤状态的加速度动力响应，以结构的加速度响应作为结构损伤和移动力识别的动力指标；根据结构的数值模型，将未知移动荷载采用切比雪夫多项式表示，并利用梁单元形函数概念将移动荷载等效成单元节点力，分别计算结构加速度响应对损伤和移动力参数的灵敏度矩阵；结合敏感性分析结果，以结构测量加速度响应和计算所得的有限元加速度响应的差值作为目标函数，采用一阶泰勒展开的识别方程逐步迭代同时识别出简支梁的损伤和移动力。通过本发明方法，能够仅仅通过结构所测的少数加速度响应来实现结构损伤和移动力的同时识别，具有较强的实用性。

摘要： 本发明公开了一种桥梁区间移动荷载识别方法，是考虑桥梁的不确定性参数，首先利用应变传感器获得桥梁在未知荷载作用下的应变响应，基于时域内的移动荷载识别方法，建立确定性桥梁结构的荷载识别模型；其次将桥梁的不确定性参数用区间参数来表示，对待识别荷载在区间参数中点处采用二阶泰勒级数展开，得到含区间参数的移动荷载的优化公式；然后将优化公式进行简化，将简化后的公式看作一个关于区间参数的二次函数，从而能快速得到该函数的最大值与最小值，并获得待识别荷载的上界和下界。本发明考虑了桥梁参数的不确定性，符合实际情况，同时计算量较小，在参数的不确定量超过特定界限时，也能快速有效地识别出移动荷载的区间。

摘要： 本发明涉及一种桥梁承载能力评估方法，属于土木工程应用技术领域。本发明方法首先通过现场试验，测得移动荷载作用下桥梁的动力响应；然后通过采用分段多项式函数模型和循环拟合的思路，计算提取桥梁的实际影响线；基于桥梁实际影响线和理论影响线，构建影响线评估指标；并用构建的指标替代传统桥梁荷载试验静力校验系数来评估桥梁承载能力。本发明解决了桥梁承载能力评估‑荷载试验法存在的开展成本高、需要影响或中断交通、耗时耗力等方面的不足；本发明基于移动荷载试验的桥梁承载能力评估试验过程简单、获取记录的数据信息量大，对实现桥梁承载能力评估的快速化、经济化有着巨大意义；不仅如此，本发明还能避免静载试验因大量加载而导致桥梁损伤的可能性。

摘要： 本发明提出了一种移动荷载下简支梁损伤和移动力同时识别方法：测量结构在损伤状态的加速度动力响应，以结构的加速度响应作为结构损伤和移动力识别的动力指标；根据结构的数值模型，将未知移动荷载采用切比雪夫多项式表示，并利用梁单元形函数概念将移动荷载等效成单元节点力，分别计算结构加速度响应对损伤和移动力参数的灵敏度矩阵；结合敏感性分析结果，以结构测量加速度响应和计算所得的有限元加速度响应的差值作为目标函数，采用一阶泰勒展开的识别方程逐步迭代同时识别出简支梁的损伤和移动力。通过本发明方法，能够仅仅通过结构所测的少数加速度响应来实现结构损伤和移动力的同时识别，具有较强的实用性。

摘要： 本发明提供了一种利用时空自适应形函数响应矩阵识别移动荷载的方法，属于结构健康监测技术领域。解决了识别不同速度荷载时需要重构系统矩阵导致时效性下降等问题。其技术方案为：包括以下步骤：S1：测得桥梁的车致响应信号；S2：分析确定形函数的步长和数量；S3：形成空间自适应形函数；S4：将形函数作为激励施加在桥梁上模拟其响应矩阵；S5：建立基矩阵对应不同速度车载的时空分布规律；S6：通过任意速度车致响应与自适应形函数响应矩阵求逆获得形函数系数；S7：利用形函数与相应的形函数系数拟合荷载，从而识别出任意速度下的车载。本发明的有益效果为：本发明实现不同坡度桥梁上对不同速度荷载准确、快速的识别。

摘要： 本发明公开了一种移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，属于铁路噪声仿真、计算方法技术领域，通过建立钢轨离散支撑有限元‑边界元模型，采用APDL命令流方法对移动激励单轮激励和移动双轮相干激励下不同移动速度、激励频率下的瞬态响应进行计算，高效获得移动荷载下的钢轨振动响应特性，并对钢轨瞬态声辐射特性进行计算。本发明的移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，采用在有限元软件ANSYS中用APDL语言编写瞬态计算命令的方式，并联合ACOUSTIC软件，对高速铁路钢轨在移动激励下的钢轨振动声辐射响应进行高效计算，精度较高，计算较快。

摘要： 本发明公开了一种基于位移响应功率谱的桥梁移动荷载识别方法，包括如下步骤：(1)获取不同移动荷载对应的桥梁位移响应功率谱；(2)转换桥梁位移响应功率谱为彩色图片，将彩色图片以及所对应的移动荷载分别作为AlexNet模型的输入、输出，构建样本数据库；(3)利用AlexNet模型训练彩色图片与移动荷载之间的映射关系；(4)利用所训练的映射关系从实测的桥梁位移响应功率谱中识别移动荷载。本发明采用了一种新的桥梁移动荷载识别方法，考虑了路面随机激励的干扰，直接通过桥梁位移响应功率谱识别移动荷载，更符合工程实际，有效的解决了路面随机激励影响下的移动荷载识别，为桥梁移动荷载的高效、精准识别提供了支撑。

摘要： 本发明涉及移动荷载下有吊杆拱桥优化设计方法及系统，包括步骤：S1、拟定拱桥各构件尺寸，建立有限元模型；S2、基于线性静力计算，求出成桥吊杆力，作为成桥吊杆力优化初值；S3、基于主拱的稳定和强度效应，形成移动荷载不动化工况，实现移动荷载按固定位置加载；S4、基于非线性计算，计入移动荷载和初始缺陷，迭代优化出最优吊杆力；S5、按常规方法完成剩余构件设计；系统采用S1‑S5的方法；该方法兼顾主拱强度和稳定，考虑移动荷载和初始缺陷进行迭代优化，解出更优的成桥吊杆力，设计结果更接近于桥梁实际情况，桥梁安全性能更高，且该方法易于程序化实现，优化速度可自适应变化，可用于大跨度拱桥的大规模优化设计，具有更高经济性。