高速列车通过时钢-混凝土组合梁桥的结构动力特性.pdf
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1、2 8 世 界 桥 梁 2 0 1 o年第 1 期 高速列车通过时钢一混凝土组合梁桥 的结构动力特性 编译尹双庆 ( 中铁 大桥 局集 团桥 科院有 限公 司, 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘要 : 塞西亚桥位于意大利新建都灵 一米兰高速铁路线上, 为 7跨简支钢 一混凝土组合 梁铁路桥 , 总 长 3 2 2 m。介绍高速列车通过时该桥 的现场动力测试 及动 力响应预测计算 模型 的试 验验证 。对高速列 车( 行 车速度 2 8 8 k m h ) 通过时的该桥 动力 响应进行预测, 并将预测结果与试验数据 进行 比较研究 , 给出高速列车激励作用下钢 混 凝土组合梁铁路桥的
2、结构特性。 关 键 词 :高 速铁 路 桥 ; 组 合 梁 ; 简 支 梁 ; 桥 梁试 验 ; 动 力特 性 ; 数 值 模 拟 ; 结 构 分析 中图分类号:U 4 4 8 1 3 ; U4 4 8 2 1 6 文献标志码 : A 文章编号: 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 2 8 0 4 1 引 言 钢 一混 凝 土组 合 梁桥 由于在设 计 、 工 期及 造价 方 面具有优势 , 广 泛 应用 于 高速 铁 路线 上 。欧 盟委 员会 D E T AI L S研究项 目的 目的是改进 钢 一混凝 土 组合梁 桥的设 计 、 安 全 性 及耐 久
3、性 。为达 到 这一 目 的, 进行了这类桥梁的结构分析及试验 , 以得到桥梁 实际承载 力 、 结构 模 态及 抗疲 劳性 方 面更 多 准确 的 信 息 。作 为该研究 项 目试 验 的 一部 分 , 对 意大 利 的 1 座 7跨钢 一混 凝 土组合 梁铁 路桥 塞 西亚 ( S e s i a ) 桥 , 进行 了环境激 励及意 大利 E T R 5 0 0 Y 型高速 列 车通 过条件 下的试 验 。 本 文介绍 高速列 车通过 时塞西亚桥 的现场 动力 测试及对 该桥动 力 响应 预 测计 算 模 型 的试 验验 证 。 从环境振 动数据 的模态分 析 中 , 提 取桥梁 振型 ,
4、 对 高 速列车通 过时桥 梁 的动 力 响应 进行 预 测 , 并将 预 测 结 果与试验 数据进 行 比较 研 究 , 给 出高 速列 车 激 励 作 用下钢 一混 凝土组 合梁铁 路桥 的结构特 性 。 2塞西亚桥试 验 2 1 桥 梁简介 塞 西亚桥位 于意大 利新建都 灵 一米 兰高速铁 路 线上 , 是 1 座跨 度为 4 6 m 的 7 跨 简支钢 一混凝土 组 合梁铁路桥 , 全桥总长 3 2 2 m, 见 图 1 。组合梁 中的钢 箱粱为双箱截面, 箱梁下部分 由底板及 3块腹板组 成 , 箱 梁上混凝 土板 宽 1 3 6 m, 厚 0 4 m, 采用 剪力 钉与箱 梁连接
5、 , 见 图 2 。每 跨梁 的总重约 为 1 3 8 0 t 。 2 2 测 点布置 传感器布置的选定是为了能分析竖向及水平向 的整体及局部结构动力特性。由于桥梁尺寸较大, 图 1 高速列车通过时的塞西亚桥 Q l 8 0 0 2 5 0 0 2 5 0 02 5 0 0 2 5 0 0 1 8 0 0 6 9 5 0 2 3 0 0 UZ3 j UZa 单位 m 图 2 塞 西亚桥组合梁截面 仅 对都灵 至米 兰方 向 的第 2 跨 梁进 行 了试 验 , 试 验 均 在环境 激励及 E TR 5 0 0 Y型高 速列 车通 过桥梁 的 条件下进行, 测试 了桥梁上不同点位处的加速度及 动
6、应 变 , 并 在桥梁 的第 1跨及 第 3跨布 置 了少 量 的 传感器 , 以评 定 两相 邻 跨 间 的动 力耦 合作 用 。桥 梁 上加速 度传感 器 的布置见 图 3 。所有 的测 试通 道均 以 x Yz z F表 示 , 其 中 X表示 桥 梁跨 度 的编 号 ( 第 1 、 2 、 3跨 ) ; Y 表 示 主 梁 ( A、 B、 C) 或 加 劲肋 ( D、 E ) ; z z 表示截面编号( 第 1 1 5号) ; F表示方向( X、 Y、 Z ) 。 纵向应变采用光纤传感器测试, 传感器用于测 试 间距为 1 m 或 1 2 m 的两 点 的相 对 位移 。测 试 在以下
7、 2个截面上进行 : 一个是紧邻桥墩的截面, 另 一 个是 桥跨 1 4点 位 处 的截 面 , 见 图 4 。在 同一 断 收稿 日期: 2 0 0 9 1 1 1 0 编译者简介: 尹双庆 ( 1 9 7 2 一) 。 男 , 工程 师, 1 9 9 2年毕业 于武汉铁路桥 梁学校 铁道桥梁专业 , 2 0 0 0年毕业于 中南大学铁道桥梁专业 ( E - ma i l y s q 2 0 0 3 2 0 0 3 y a h o o c o rn c n) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 高速列 车通过 时钢 一混凝 土组 合梁桥的结构动力特性 尹双庆
8、2 9 ( a ) 竖 向 ( b )水平 向 单位:m m 图 3传 感 器 布 置 示 意 面 4个不同的高度上 , 总共布置 了 8个传感器 , 用来 置及轨道可实现相邻桥跨 间的连接, 这种连接清楚 测 试截 面 的上 、 下 部局 部应 变 。 同时 , 还 将传感 器 连 地 反 映在桥 梁 的动力 特性 中 。图 7示 出对称 情况 下 接 到轨 枕上 , 以测 试道 碴层 的应 变 , 见 图 5 。 识 别 的振型 。 1 3 3 0 0 表 1 环 境 振 动 测试 中 识 别 的 固 有 频 率 及 阻 尼 比 ( a )紧 邻桥墩截 面 睇 m心J ( b ) 1 4
9、桥跨 处截面 单位:m m 图 4应 变测 试 截 面 示 意 图 5光 纤传 感 器 安 装 3模 态分 析 采用 环 境 振动 、 自由振 动 及列 车 通 过 时记 录 的 数据 进 行 模 态 分 析 。采 用 参 考 随 机 子 空 问 识 别 ( S t o c h a s t i c S u b s p a c e I d e n t i f i c a t i o n , S S I ) 法识 别 桥 梁 的模 态振 型 。从环 境振 动数 据 的模态 分析 中提 取 8个 振 型 , 见 表 1 。在相 邻桥 跨 动力 特 性 的基 础 上 , 可将桥 梁 的振型 细分 为对
10、 称及 不 对 称 振型 , 见 图 6 。 这表明虽然桥跨间是静力不耦合 的, 但道碴、 连接装 ( a )对 称 ( b ) 小 对 称 图 6识 别 的 振 型 根据 自由振动 数 据 的模 态 分 析 , 紧 随着 列 车离 开桥 梁第 2跨 后 , 识 别 出与 对称 振 型一 致 的 3个振 型 , 但 没有 识别 出 2阶 扭转 振 型 。从 记 录的 列 车通 过时 数据 的模 态分析 中 , 识 别 出 1阶 、 2阶对 称 弯 曲 振 型 。这表 明列 车 通 过 时 , 受 到激 励 的主 要 是 对称 振 型 。表 2比较 了从 不 同振动 数据 中识 别 的固有频 率
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- 高速 列车 通过 混凝土 组合 结构 动力 特性
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