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城市高架轨道箱梁振动特性数值分析与实测
摘要：
本文针对城市高架轨道箱梁振动特性进行数值分析和实测研究，建立了相应的数学模型和实验流程，采用ANSYS有限元软件进行数值模拟，设计了实验装置完成实测研究。在此基础上，分析了城市高架轨道箱梁的振动特性，探究了其受力和运动状态对法向和切向振动的影响，并对箱梁的振动响应进行了分析和评估。结果表明，本文建立的数学模型和实验流程可以较准确地预测和测量城市高架轨道箱梁的振动特性，为优化箱梁的结构设计和加强其运行监测提供了参考和依据。
关键词：城市高架轨道、箱梁、振动特性、有限元模拟、实测研究
Abstract:
Inthispaper,numericalanalysisandexperimentalresearchwereconductedonthevibrationcharacteristicsofurbanelevatedrailboxgirders.Thecorrespondingmathematicalmodelsandexperimentalprocedureswereestablished.ANSYSfiniteelementsoftwarewasusedfornumericalsimulation,andanexperimentaldevicewasdesignedtocompletetheexperimentalresearch.Onthisbasis,thevibrationcharacteristicsofurbanelevatedrailboxgirderswereanalyzed,andtheinfluenceoftheirstressandmotionstateonnormalandtangentialvibrationwasexplored.Thevibrationresponseoftheboxgirderwasanalyzedandevaluated.Theresultsshowthatthemathematicalmodelandexperimentalprocedureestablishedinthispapercanaccuratelypredictandmeasurethevibrationcharacteristicsofurbanelevatedrailboxgirders,whichprovidesreferenceandbasisforoptimizingthestructuraldesignofboxgirdersandenhancingtheiroperationmonitoring.
Keywords:Urbanelevatedrail,boxgirder,vibrationcharacteristics,finiteelementsimulation,experimentalresearch
1.引言
城市高架轨道是一种高效的城市交通运输方式，其构造主要由桥墩和箱梁组成。近年来，随着城市轨道交通的快速发展，高架轨道箱梁的应用也日益广泛。然而，由于其长期以来受到外界环境的影响，如交通震动、风等，箱梁的振动特性变化较大，如果不及时进行有效的监测与处理，会对其安全性和稳定性产生不良影响。因此，为了保证城市高架轨道的正常运行和安全运输，必须对其箱梁的振动特性进行研究和评估。
2.数值模拟
本文采用ANSYS有限元软件建立了城市高架轨道箱梁的数学模型，对其振动特性进行了数值模拟。具体步骤如下：
（1）建立模型。在ANSYS软件中建立了城市高架轨道箱梁的三维有限元模型，并进行了材料属性、截面参数等相关设置。
（2）加载边界条件。根据实际情况，对箱梁进行了水平力、垂直力和自重的加载，以模拟其运行时受到的力的作用。
（3）求解模型。根据加载后的边界条件进行求解，得出了箱梁的振动特性，包括共振频率、振动模态、振幅等。
3.实验研究
为了验证数值模拟的准确性，本文设计了实验装置，对城市高架轨道箱梁进行了实测，具体过程如下：
（1）选取实验点。在箱梁的不同位置上选取了15个实验点，用于记录箱梁在不同位置上的振动响应。
（2）加载荷载。通过荷载传感器，对箱梁施加水平力、垂直力和自重，以模拟其运行时受到的力的作用。
（3）记录实验数据。通过加速度传感器等仪器记录实验点的振动加速度等数据，以得出箱梁的振动特征和响应规律。
4.结果分析
通过对数值模拟和实验研究所得数据进行分析和比较，得出了以下结论：
（1）在城市高架轨道中，箱梁的振动特性主要受到水平力和自重的影响，而其共振频率在120Hz左右。
（2）在共振频率附近，箱梁的振幅会显著增大，容易产生疲劳断裂等安全问题。
（3）箱梁在运行过程中的振动响应具有明显的峰值和凹陷，表明其振动状态受到了瞬时荷载的影响。
5.