2011年--桥梁外文翻译--对斜铁路钢桥进行高等的动态有限元分析（译文）

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1、中文 6300 字 出处： Kaliyaperumal G, Imam B, Righiniotis T. Advanced dynamic finite element analysis of a skew steel railway bridgeJ. Engineering Structures, 2011, 33(1):181-190. 对斜铁路钢桥进行高等的动态有限元分析 G. Kaliyaperumal * , B. Imam, T. Righiniotis 摘要： 本论文通过有限元分析的一个案例（斜交桥），并把其分析结果和现场实地情况进 行比较后，提出了一种对斜铁路钢桥进行高等动态

2、有限元分析的技术理论。最初，为了 获得基本振型和桥频率，以及评估桥动态行为的反应情况，对不同的模型进行了特征值 分析。对单拱桥，三拱桥和全桥模型的不同组成部件（外部结构，梁，以及两者的组合） 进行了研究。在桥的基本动态分析情况和经验中得出了一个的结论。在对桥的特征值分 析过程中，动态分析采用了完整桥梁模型。对桥的应变速度进行了分析并把其结果和实 地测量结果进行了对比。对于疲劳评估，从桥的标记 位置的应变记录中得到平均应力范 围，并相互之间比较。研究结果表明：对两者组合的完整桥梁模型进行动态行为分析是 进行平均应力疲劳损伤范围估算的一个相当准确而有效的方式。 关键词： 铁路钢桥；动态分析；现场测

3、量；频率；应力 1、介绍 在过去的几十年中，由于有限元法的发展和电脑功能的增强，铁路桥梁的动态有限 元分析已经受到了相当大的关注。用有限元方法可以很容易的对桥梁进行静态分析，但 是，动态分析有更高的要求，因此，必须建立能够吻合动态变化的最佳模型来提高准确 率。通过对桥上每个构件应力的放大，来分析动态效应对桥 最终极限状态的影响，在桥 的设计过程中，通常引入动态放大系数，考虑放大了的静态应力和动态影响。在大多情 况下，这些因素可能是保守的；在另一方面，通过增加压力范围和压力周期来分析动态 效应对构件和其连接处的疲劳情况的影响，因为疲劳发展对应力是非常敏感的，一个精 确的动态应力评估是预测桥的疲劳

4、发展情况的基本考虑因素。 在过去的一些研究中，已经试图量化火车在铁路上和汽车在高速公路产生的动态 影响，车辆移动引起的动态影响通常以静态荷载乘以动态系数（ DLF = 1+ DLA）来量 化 ,DLF 要用概率的方法评估，而不是一个确定的值。影响高速桥梁 DLA 的关键因素已 经得出，如计算公式（ 4-6）中所示。在 2 中，大量的研究人员试图比较桥的有限元模 型和实地测量结果（ 7-9），用动态应力来估算铁路桁桥架的不同构件的疲劳剩余寿命。 在 7 中，在对机车经行动态分析和与实地测量比较后，从桁架桥的特征值分析结果中确 定了铁路桁桥架的基本模型的形式，得出了用于评估桥能力的标准化模型。 在

5、对大量铁路桥的动态研究中已经引入了有限元梁 /框架模型，这完全可以用于预 测桥的整体情况。但是，梁 /框架模型 并不能够吻合连接构件的情况，以及平面外的运 动和主梁扭曲情况，这可能是板桁桥梁被忽视的最危险情况所在。平面外扭曲可能引起 板梁、斜桥梁在焊接处的二次应力，从而导致疲劳损伤（ 10-12）。 本论文的目的是在不同假设模型的情况下，研究钢桥的动态行为，并提出在这种桥 上进行动态分析的基本方法。把焊接型钢桁桥的一个连接杆件和主梁之间的疲劳裂纹作 为一个案例进行了分析。根据梁和外部结构结合的不同程度及复杂性，得出了一些有限 元模型。最初 ,为了决定桥的主频率，进行了大量的特征值分析。然后对选

6、定的火车通 过桥时进行线性、时域分析，并把结果和分析方案经行对比，例如实验机车通过桥时的 实地测量。最近，本文中的桥的疲劳评估的研究也在其他地方展开，与之对比，本文主 要是研究桥的动态行为和动态特性。 2，桥的描述和有限元模型 第一张图片中的案例桥，坐落于瑞典的斯德哥尔摩一条溪流上，建于 19 世纪 50 年代。 这是一个连接瑞典北部与南部的铁路大桥，有两条铁轨，分别铺设在固定的木制枕木上。 桥一天的通行量是 520 车次，其中载客车次比货运车车次多。这座桥是通过焊接连接的 拥有 6 个 跨度的连续钢梁斜交桥，每个跨度是 190m，无砟桥上部结构主梁长度在 26.9 和 33.7 米之间变化，深 3000 毫米和宽 600 毫米的板梁结构（ 1120 毫米 330 毫米）和 桁架结构（ 450 毫米 225 毫米）。横梁与主梁成 80 度的倾斜角，在顶部连接钢轨，底 部连接主梁。具体情况见图 13 。 2.1.实地测量 在使用