上海轨道交通桥梁动力特性评估方法
桥梁结构的动力特性分析
桥梁结构的动力特性分析桥梁作为现代交通运输的重要组成部分，在社会经济发展中扮演着重要角色。
然而，随着交通运输工具和载荷的不断发展，桥梁结构也面临着更加复杂的动力特性分析。
本文将从桥梁结构的动力特性入手，探析其分析方法及应用。
首先，了解桥梁结构的动力特性是进行安全评估和设计的基础。
对于公路、铁路、地铁等交通载荷的不断增加，桥梁需要能够承受复杂的动力荷载，包括交通载荷和风荷载等。
在了解桥梁结构的动力特性之前，我们需要熟悉桥梁的固有频率和阻尼比等基本概念。
固有频率是桥梁在自由振动状态下的频率，而阻尼比则是衡量桥梁振动阻尼程度的参数。
这些基本概念的了解是进行动力特性分析的关键。
其次，在分析桥梁结构的动力特性时，可以采用多种方法。
传统的方法包括模态分析和频谱分析等。
模态分析基于固有频率和振动模态的概念，通过求解结构的振动模态，分析不同模态下的动力响应。
频谱分析则是通过将外荷载离散化为一系列正弦波形式的荷载，利用结构的频率相应性质进行分析。
这些传统的方法相对简单，可以对桥梁结构的动力特性进行初步分析。
然而，随着计算机技术的发展，有限元分析等数值模拟方法也得到了广泛应用。
有限元分析将桥梁结构离散化为多个小单元，通过数值求解方法模拟结构的动力行为。
这种方法的优点是能够考虑结构的非线性和复杂几何形状等因素，提供更为准确的动力响应结果。
同时，计算机技术的快速发展也使得大规模桥梁结构的动力仿真和优化成为可能。
不仅如此，桥梁结构的动力特性分析在现代桥梁设计中也扮演着重要角色。
通过分析桥梁的固有频率和阻尼比等参数，可以评估结构的安全性和可靠性。
例如，在考虑地震荷载下的桥梁设计中，动力特性分析可以帮助工程师了解地震荷载对桥梁结构的激励程度，从而进行合理的抗震设计。
此外，动力特性分析也可以用于预判桥梁结构的振动问题，如桥梁的自振和共振等，从而采取相应的措施避免结构的破坏。
总之，了解桥梁结构的动力特性对于设计和评估桥梁的安全性至关重要。
高铁桥梁结构动力响应分析与评价
高铁桥梁结构动力响应分析与评价随着城市化进程的加速，交通建设也变得越来越重要。
高速公路、高铁等交通工程的发展也催生了现代桥梁建设。
而在桥梁建设中，高铁桥梁的建设是一个不可忽视的环节。
高铁桥梁的结构设计与评价是大学土木工程类专业一门不可或缺的核心课程。
在结构设计中，结构动力响应评价是至关重要的。
本文将从高铁桥梁结构的动力响应分析与评价入手，讨论高铁桥梁在设计过程中的重要性和实践应用。
高铁桥梁结构的动力响应主要指桥梁在受到外部振动力作用时，结构对振动的响应情况，即结构的应变、位移、变形等变化。
课程教学主要关注的是结构的自然振动频率和阻尼，以及在外部荷载作用下的响应特性。
在高铁桥梁工程的设计与构建过程，需要对结构的动力响应进行深入分析与评价。
其中，最关键的部分就是对结构的自然振动频率进行测定。
自然振动频率是指结构在没有外力作用下自由振动的频率。
对于高铁桥梁，自然振动频率的测定需要考虑以下两方面因素。
首先，需要对结构的材料特性进行测量，如弹性模量、杨氏模量等，以便计算结构的刚度。
其次，需要对桥梁整体的几何形状、截面形状等进行准确定义，以便计算结构的惯性矩。
当上述两个因素确定后，可以通过计算机仿真等方法计算出自然振动频率。
在分析高铁桥梁的动力响应时，还需要考虑结构所受到的外力荷载。
这些荷载包括风荷载、地震力、车辆荷载等。
其中，地震力是一个非常重要的因素，需要对其进行深入分析。
地震荷载是桥梁工程中最危险的荷载之一，可以对结构造成非常严重的破坏。
因此，在设计高铁桥梁时，需要充分考虑地震荷载的影响。
高铁桥梁的动力响应评价不仅要考虑结构的自然振动频率和外力荷载，还需要关注结构的阻尼特性。
阻尼是指高铁桥梁结构在振动过程中所受到的损耗能量，其大小对结构刚度、节減振动幅度等均有影响。
高铁桥梁结构的阻尼可以分为两类：固有阻尼和非固有阻尼。
其中，固有阻尼是指结构本身所固有的阻尼，包括材料损耗、结构相对摩擦等。
非固有阻尼是指在桥梁使用过程中可能产生的阻尼，例如车辆摩擦力和积水阻尼等。
城市轨道交通列车-桥梁系统动力响应数值分析及现场测试
城市轨道交通列车-桥梁系统动力响应数值分析及现场测试作者：王少钦曹明盛李宇杰来源：《振动工程学报》2021年第04期摘要：为验证地铁桥梁监测系统采集数据的可靠性，提高轨道交通系统结构设施安全监督力度，以北京地铁5号线惠新西街北口站⁃大屯路东站的三跨连续箱梁桥为研究对象，考虑列车的动力加载效应，通过实验测试与数值模拟计算相互验证、时域分析与频域分析相结合的方法，对行车过程中桥梁的横向、竖向位移及加速度时程曲线及其变化趋势进行分析，验证了计算程序及實验测试结果的可靠性;通过傅里叶变换分析不同车速下桥梁振动加速度频谱，验证了对桥梁振动起控制作用的频率范围;通过计算不同车速下列车的轮重减载率、脱轨系数、横向力、Sperling指标等，对行车安全性及平稳性进行评价。
关键词：桥梁; 列车; 振动响应; 安全性; 平稳性引言伴随着北京、上海、广州等大城市经济的高速发展和人口的迅速增长，广大市民对公共交通的需求日益提升。
城市轨道交通以其安全、快速、准时、环保等特点逐渐成为市民出行的首选交通工具，也是中国解决城市交通拥堵、环境污染等问题的一项重要举措。
在城市轨道交通建设过程中，由于成本、既有线路、河流、建筑物等因素的限制修建了大量高架桥线路，桥梁结构在长期环境腐蚀和列车移动荷载反复作用下，结构安全性及耐久性将会受到较大影响，在轨道交通系统的运营过程中需要格外关注。
作为首都的重要公共交通出行方式，北京的城市轨道交通发展迅猛，由于空间限制，线路上的桥梁、隧道等土建设施也越来越多。
北京地铁13号线高架线路比重高达92.6%，5号线的高架线路比重也达到了38.8%。
随着运营年限的增加及外界环境的不断变化，这些土建设施的结构会产生不间断的细微变化，已有的病害会不断加剧，新的病害也不断出现，若不及时进行维修和养护工作，会对列车安全运行产生极大危害，影响轨道交通安全运营。
国内外对于城市轨道交通桥梁结构和行车安全的研究主要集中在以下几个方面：部分学者以轨道交通线路中的高架桥梁为研究背景，建立相应的车桥耦合动力分析模型，分析车速、风荷载等因素对桥梁及列车振动响应的影响，评价桥梁安全性、行车平稳性以及乘车舒适性[1⁃7]。
桥梁结构的动力学特性分析
桥梁结构的动力学特性分析桥梁是连接两个地理位置的重要交通设施，其稳定性和可靠性对交通运输的安全至关重要。
为确保桥梁结构的合理设计和使用，动力学特性分析是不可或缺的一项工作。
本文将对桥梁结构的动力学特性进行分析，并探讨其在桥梁工程中的应用。
1. 动力学特性的定义桥梁结构的动力学特性是指桥梁在受到外力作用下的运动规律和响应特性。
包括桥梁的固有频率、振型形态、自由振动和阻尼等内容。
通过分析桥梁的动力学特性，可以评估其抗风、抗震、抗振动等能力，为桥梁的设计、施工和维护提供依据。
2. 动力学特性分析的方法（1）模态分析：模态分析是一种常用的动力学特性分析方法，通过求解桥梁结构的振型形态和固有频率，得出结构的模态参数。
模态分析可以帮助设计师确定桥梁的固有振动频率，避免共振现象的发生，提高桥梁的稳定性。
（2）动力响应分析：动力响应分析是通过施加外力荷载，研究桥梁结构的动态响应行为。
通过对桥梁在不同荷载条件下的动态响应分析，可以评估桥梁的结构响应和变形情况，为桥梁结构的安全评估和设计提供依据。
3. 动力学特性分析的应用（1）抗风设计：桥梁结构在面对风荷载时容易发生振动，因此抗风设计是桥梁工程中的重要问题之一。
通过动力学特性分析，可以评估桥梁的固有振动频率和阻尼比，确定合理的抗风设计参数，提高桥梁的稳定性和抗风性能。
（2）抗震设计：地震是危及桥梁结构安全的主要自然灾害之一。
通过动力学特性分析，可以评估桥梁在地震作用下的动态响应和变形情况，确定合理的抗震设计参数，确保桥梁在地震中的安全性。
（3）振动控制：在某些情况下，桥梁的振动可能会对周围环境产生不利影响，如引起噪音、疲劳破坏等。
通过动力学特性分析，可以了解桥梁的振动特性，并采取相应的振动控制措施，降低桥梁振动对周围环境的影响。
总结：桥梁结构的动力学特性分析对于桥梁的设计、施工和维护具有重要意义。
通过分析桥梁的动力学特性，可以评估桥梁在受到外力作用下的响应和变形情况，为桥梁的抗风、抗震和抗振动设计提供依据。
沿海铁路桥梁动力性能分析
关键词 ： 客运 专 线 ； 梁 ； 力 性 能 桥 动 中图分类号 ：４１ Ｕ ４ 文献标识码 ： Ａ
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｍ ｉ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆ Ｃｏ ｓ ａ ｉ ａ ｙ ｉ ｆＤｙ ａ ｃ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ａ ｔ ｌＲａ ｌ ｙ Ｂｒ ｄ ｅ ｗａ ｉ ｇ ｓ
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既有简支钢箱梁人行天桥的动力状态评估
验可 供 同行 借 鉴 。
参 考 文 献
值 和减振效率都要小于表 ４中的值 ； 反之 ， 如果桥 梁实 际阻尼 比小于该值 ，仿真所得 的加速度峰值
和减 振 效 率都 要 大 于表 ４ 中的值 。
【］陈政 清 ， 旭 刚． １ 华 人行 桥 的振动 与动力 设计 ［ ． 京 ： 民交通 Ｍ］ 北 人
结构 自振频率与设计 理论计算值 比值来评定其整 体 性 能 和 技术 状 况 。该 桥 动 力 技 术 指 标 ＝ ３２／． ＝ ．１ ．２３２ １０ ，位 于 状 态 评 定 表 的 １０～１１范 围 ０ ． ． 内， 结合 第 ２ 中 的外观 检 测结 果 ， 一步 确认 ： 节 进 该 人行 天 桥 的技 术 状况 评 定为 ２级 （ 为较 好状 态 ） 。
繁 忙 的交 通 和 附 近 地 铁施 工对 该桥 的行 人 舒 适 性 影 响很 小 。该 桥 的实 测 和 理论 计算 竖 向频 率 值 均 大 于 ３Ｈ ， 足规 范 要求 。 ｚ满 动力 测 试 得 到 的技 术 指
标 进 一 步确 认 了该 桥 技术 状 况 为 ２级 ．
（ ） 据新 颁 布 《 路 桥 梁 承载 能 力 检 测 评 定 ３依 公 规 程 》 结 合 外 观 检 测 和 动 力 测 试 的 人行 天桥 结 构 ， 性 能 评 定 方 法 ，为 既有 人 行 天 桥 进 行 快 速 和 科 学
第08章 轨道车辆动力性能分析与评价
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(3) 振动方程解及结果分析
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自由振动 位移
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自由振动 振幅
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第2节
轨道车辆垂向振动分析
一、一系悬挂轨道车辆的垂直振动 二、二系悬挂轨道车辆的垂直振动 三、轨道车辆的横向振动 四、轨道车辆的随机振动
一、一系悬挂轨道车辆的垂直振动 1、轮对簧上质量系统 无阻尼自由振动
2、轮对簧上质量系统 无阻尼受迫振动 3、具有一系簧的有阻 尼车轮荷重系统的 受迫振动
1、轮对簧上质量系统无阻尼自由振动
3、轨道车辆动力性能
（1）平稳性：舒适性。 （2）稳定性（稳定性脱轨、抗倾覆稳定性）： 安全性。
（3）曲线通过性能：导向机理。
二、激振原因
1、线路的构造和状态
2、轮对的构造和状态
1、线路原因
（1）钢轨接头：12.5m、25m、无缝轨。 （2）钢轨垂向变形：轮重下的弹性变性。 （3）轨道的不平顺：轨道实际的几何学形状与其名义形状之间偏差。
2、滚摆
由于弹簧对称支撑于车体下部，车体横摆时，其重力 与弹簧支持力形成的力矩使车体车滚，即产生横摆时肯定 发生侧滚，横摆与侧滚的耦合振动称为滚摆。 滚心在车体重心之上的滚摆称为上心滚摆。 滚心在车体重心之下的滚摆称为下心滚摆。
3、蛇行运动
指的是 具有一定踏 面斜度的轮 对，沿直线 运行时，受 到微小的激 扰后，产生 一种一面横 向往复摆动， 一面绕铅垂 中心转动， 中心轨迹城 波浪形的特 有运动。
固有 频率
激振 频率
f ( )
(3) 振动方程解及结果分析
桥梁动力测定评价方法
桥梁动力测定评价方法近年来，桥梁作为一种重要的基础设施，其特殊的结构和加载特点，使得桥梁研究已经成为一个热门话题。
为了使桥梁能够达到安全使用的目标，需要定期开展桥梁动力测定和评价，以确定桥梁的实际状态，并准确地判断其受力性能。
此外，桥梁的诊断及图像处理技术也有助于更全面地评估桥梁的实际工作情况。
桥梁动力测定评价（DDE）是对桥梁结构的一种动态测试方法，它可以定量地评价桥梁的结构动力特性，进而判断桥梁结构的受力性能指标。
DDE可分为静态测试和动态测试，其目的在于了解桥梁结构在不同荷载作用下的受力性能。
首先，在静态测试中，需要对桥梁进行结构荷载测试，以获得各梁单元的荷载及变形响应。
此外，还需要测量桥梁的精细结构，如桥梁的细木工、砌体桥梁的抗压强度、过渡桥梁的抗剪强度等，并进行相关计算，得到桥梁结构的荷载容量及荷载下各构件的应力状态，从而对桥梁结构的受力性能进行评价。
其次，在动态测试中，需要向桥梁施加外力，以模拟实际车辆荷载，如通过肩部压床或汽车轮脚模拟反复荷载，来评估桥梁动态受力能力。
此外，也可以采用振动和脉冲模拟的方法，模拟实际路面的振动波和脉冲荷载，来模拟更长时间及更复杂的荷载，以更好地评估桥梁结构动力特性。
此外，DDE还结合诊断及图像处理技术，从桥梁表面发现问题，提取桥梁损伤的预兆及初期特征，并对桥梁结构的动力特性进行更细致的分析。
例如，可以使用红外热像仪或图像处理软件来检测桥梁表面的变化，从而更好地了解桥梁的实际情况。
总的来说，DDE的目的在于通过定量的测试和分析，准确地了解桥梁结构的受力特性和受力性能，从而确定桥梁的实际状态及其安全使用情况。
此外，DDE还能够有效地发现桥梁的潜在缺陷，使得桥梁得到及时的维修和维护，为桥梁的安全运行提供有效保障。
综上所述，桥梁动力测定评价是一种重要的诊断技术，它通过科学的测试和评价，从而有效地确定桥梁的安全性能，从而确保桥梁的安全运行。
因此，DDE的开展和应用，对于识别桥梁的失效模式，提高桥梁的可靠性，以及降低维修和管理成本，具有重要的意义。
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层次分析法
层次分析法（ the Analytic Hierarchy Process， 简称 AHP ） ， 是一
种多准则决策方法。它把一个由多因素多方面条件决定的事件， 通过逐层分析评分的方法， 引入人为判断因素， 最终得出事件的 优劣等级。这种方法可以用于对于方案的比选， 也可以用于对某 可实现将复杂事件系统化 、 简洁化的目的。 一时间进行评分， 以往桥梁结构采用的分层评分分析法， 按照构件—部件—整 “零件” 先对 进行评定， 然后对整体进行评定， 这种方法 体的顺序， 适用于对结构的全面病害情况进行评定， 其权重根据各构件、 各 部件对于结构的重要程度来确定， 主要采用专家评定的方法 。 对 于桥梁动力特性的评定方法， 这一思路是不适用的， 动力特性评 自成体系， 对整体的影响关系及相互影响关 定的因素相互关联， 系较难通过直接评价的方法给予确定， 因此引入层次分析法， 先 确定各影响参数的评分， 然后逐层综合， 最后得到整座桥梁的评 价结果。运用 AHP 进行决策时， 主要分为 3 个步骤： 步骤 1 ： 建立各因素之间相互关系评价指标 。 将复杂问题的 层次条理化， 分析评价体系模型中的层次数以及每层中的参数数 量， 这一体系的建立是整个评价体系科学性 、 完整性的体现， 问题 越复杂 、 影响因素越多， 建立体系需要的时间就越长， 对体系详尽 J］ ． 科技导报， 2006 ( 24 ) : 11． 前瞻［
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影响结构动力特性的主要因素
对桥梁结构动力特性的评定存在影响的因素有以下几个方面： 1 ） 自振频率、 阻尼比： 直接结构动力特性的测试结果包括自 振频率、 阻尼比两个方面； 2 ） 动挠度： 主要承重构件的动挠度测试 结果可以间接反映结构整体刚度以及工作状态； 3 ） 边界条件及横 向联系病害： 表观病害方面， 支座边界条件以及横向联系病害发 展的状况可以对结构整体受力机理产生明显的影响 。 结构的自振频率以及阻尼比可以通过将实测结果与理论值 进行对比的方式， 或者通过将本次测试结果与以往测试结果进行 对比 的 方 式， 对 每 个 单 项 指 标 进 行 评 定； 动 挠 度 方 面， 在 GB 501572003 地铁设计规范中， 对于轨道交通桥梁的动挠度限值均 给出了明确的要求； 表观病害方面， 对于支座构件以及横向联系构 ［ 3］ 柳新华， 刘良 忠， 侯 鲜 明． 国 内外 跨 海 通 道 发展 百年 回 顾 与
要： 通过对轨道交通桥梁动力特性主要影响因素现有评价方法进行分析， 引入层次分析法平衡各因素之间的权重， 并结合模 并应用于工程实践， 验证了该系统的科学性和可操作性 。 糊综合评价法最终得到评价结构动力特性的评价系统， 关键词： 轨道交通桥梁， 动力特性评估， 层次分析法， 模糊综合评价 中图分类号： U441 文献标识码： A
· 180·
第 38 卷 第 28 期 2012 年10 月
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 28 Oct． 2012
文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 28-0180-02
上海轨道交通桥梁动力特性评估方法研究
朱
摘
妍
沈志毅
（ 上海轨道交通维护保障中心工务公司， 上海 200233 ）
重要指标， 通过对结构动力特性进行分析评定， 可以间接评定桥 梁结构的行车舒适度以及结构内部病害的发展情况， 是目前桥梁 检测领域评价桥梁结构的主要手段之一 。对于轨道交通桥梁， 其 设计荷载、 设计标准、 设计参数以及计算方法等多个方面均与公 路桥梁有所差别， 与干线铁路桥梁也不相同； 在结构刚度以及频 GB 501572003 地铁设计规范均提出了相对 响反应等多个方面， 如何有效利用检测结 严格的标准。在轨道交通桥梁检测过程中， 果， 科学、 合理的评价桥梁结构的动力特性， 是有别于公路桥梁评 也是轨道交通桥梁结构评估工作的关键 。 本 定过程的主要方面， 文基于现有的桥梁检测手段及结果， 综合考虑影响评定桥梁结构 动力特性的各个因素， 引入模糊数学综合评判方法， 合理分析各 影响因素之间的相互关系， 最终得出基于模糊数学理论的轨道交 通桥梁结构动力特性评定方法 。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
Proof on the reasonable depth of embedment of long subsea tunnel
DUAN Zhuangzhi ZHANG Zongqiang QIANG Wenbin
1
概述
桥梁结构动力特性是反映其自身整体刚度以及工作性பைடு நூலகம்的
件的分级评定标准目前已经相对成熟 。 上述因素均可单独作为评判轨道交通桥梁结构的动力特性 的一个参数， 但是如何综合全面的考虑各因素之间的影响， 建立 目前相关的规范中还没有完整的办法以 起一个全面的评价体系， 。 及解决方案 合理的评价体系一方面要衡量单项因素与整体的 另一方面要均衡各影响因素之间的关系 。 目前使用较多的 关系， 综合评判方法中， 基于层次分析法的参数权重分析方法可以较好 的解决这一问题， 下面进行详细阐述。