基于监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法研究

发布时间：2025-03-19 00:15

　　 为快速、准确评估拱桥吊杆振动冲击效应,提出一种基于连续动力监测数据的拱桥吊杆冲击系数快速估算方法。该方法以日常交通荷载作用下吊杆连续动力响应数据为基础,对实时冲击系数进行频次统计,得到标准日概率密度谱;采用车-桥耦合振动数值方法计算吊杆冲击系数,确定与之对应的标准日概率密度谱分位点,给出分位点合理取值建议,并以该分位点的实时冲击系数作为快速估算值。将该方法应用于一座刚性吊杆钢拱桥中,基于动应变监测结果,统计7根吊杆实时冲击系数概率分布,结合车-桥耦合振动数值计算结果进行分析,得到:日常交通荷载作用下,吊杆实时冲击系数概率密度曲线具有良好的稳定性,标准日概率密度谱合理;建议取实时冲击系数标准日概率密度谱上85%～90%分位点对应的实时冲击系数作为吊杆冲击系数快速估算值。

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【部分图文】：

图1 实时冲击系数概率密度谱

根据式（2），只需要实测动力响应数据即可计算得到实时冲击系数时程。在常规交通车流荷载作用下，可对桥梁结构某测点的实时冲击系数时程进行频次统计，工程上通常采用1d(24h）作为统计时长，可得到实时冲击系数概率密度谱（图1），该曲线从概率的角度描述了实时冲击系数值的频谱分布特性。图1....

图2 厦门天圆大桥立面及横断面布置

将该方法应用于厦门天圆大桥中，快速估算吊杆冲击系数。该桥为跨径120m的钢性吊杆钢拱桥（图2），主梁为大宽跨比（0.268）等截面单箱单室钢箱梁，主拱为箱形单拱肋，拱与主梁之间的刚性吊杆为Q345C钢板焊接变截面矩形钢箱，长2.643～14.621m。吊杆上端通过连接板与拱肋耳板....

图3 吊杆构造及测点布置

采用有限元分析软件ANSYS建立该桥有限元模型，主梁和吊杆采用壳单元模拟，拱肋采用梁单元模拟。主梁两端支座位置采用简支约束，拱脚采用固端约束。钢材弹性模量取2.06×1011N/m2，泊松比取0.31，材料密度取7850kg/m3。利用分离迭代法进行车-桥耦合振动问题求解，将....

图4 1号吊杆动应变时程及实时冲击系数时程

为了进一步研究每个测点实时冲击系数分布变化趋势，将7d内的所有测试数据计算得到的实时冲击系数进行概率统计。概率密度值由日冲击系数统计总数除以各取值范围值在水平坐标轴上的局部数得到，结果如图6所示。由图6可知：运营实桥随机振动下的吊杆实时冲击系数频次统计曲线具有很好的稳定性，尽管车....

本文编号：4036393