混凝土連續(xù)曲線梁橋在車輛荷載作用下的動力響應(yīng)研究.pdf

1、近年來隨著我國公路建設(shè)和城市道路交通的快速發(fā)展，曲線梁橋被廣泛應(yīng)用于高速公路的跨線互通、大跨橋梁的橋頭引道和大型立體交叉中，其中多數(shù)為混凝土曲線梁橋。曲線梁橋的靜力計算理論在過去的幾十年中取得了長足的發(fā)展，但對混凝土曲線梁橋的動力行為研究甚少，認識也不夠深入，對混凝土曲線梁橋的動力設(shè)計尚無明確的依據(jù)可循。我國的曲線梁橋汽車荷載沖擊系數(shù)的取值目前仍普遍采用直線梁橋的研究成果，對其合理性缺少足夠的研究。因此，開展曲線梁橋的動力行為研究對完善

2、曲線梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論、規(guī)范沖擊系數(shù)的取值方法、養(yǎng)護管理和壽命評估具有重要的意義。曲線梁橋受力彎扭耦合作用效應(yīng)明顯，實際工程中多采用抗彎扭剛度大的箱形截面。為此，本文以曲線箱形橋梁為對象，對其動力特性及車輛荷載作用下的動力行為開展理論和試驗研究，主要研究成果如下：
　　1、基于剪力柔性梁格理論，充分考慮翹曲剛度和轉(zhuǎn)動慣量的影響，對已有的計算模型進行改進，提出了適于曲線梁橋動力分析的三梁式模型，通過環(huán)境振動測試和實體模型的動力分析結(jié)

3、果驗證了模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，基于通用軟件ANSYS，采用12自由度的空間3軸車輛模型，聯(lián)合采用空間梁單元和質(zhì)量單元、彈簧阻尼單元對車輛和橋梁模型進行離散，分別建立車輛和橋梁的有限元模型，綜合考慮離心力、橋面不平度及其速度項的影響，提出了一種簡便的求解曲線梁橋車橋耦合振動響應(yīng)的數(shù)值分析方法，并通過橋梁的動載試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性和實用性。
　　2、應(yīng)用前面提出的模型和方法研究了單車荷載作用下，橋面不平度、曲率半徑、車輛行

4、駛偏心、輪胎的剛度和阻尼、橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比、橋梁跨數(shù)、主梁的支承類型和橋梁縱坡等多個針對曲線梁橋主要特征的參數(shù)對的橋梁的內(nèi)力、位移和墩柱動力響應(yīng)的影響，計算了相應(yīng)工況的動力放大系數(shù)并進行了比較分析。隨后研究了橫向加載車道數(shù)、縱向加載車輛數(shù)、車頭間距和車速對車隊荷載作用下橋梁動力響應(yīng)的影響。分析結(jié)果為橋梁分析實例的選擇、分析和曲線梁橋沖擊系數(shù)公式的確定提供了重要的參考依據(jù)。
　　3、在考慮隨機橋面不平度及其速度項影響的基礎(chǔ)上，根據(jù)d’

5、Alembert原理推導(dǎo)了車輛由于加、減速阻力的影響而產(chǎn)生的荷載轉(zhuǎn)移和制動力分配的具體表達式，并在變速行駛車輛－橋梁耦合振動分析中給予了考慮?；谇拔奶岢龅姆椒?，采用變化的時間步長和車速，研究了制動力上升時間和車輛制動位置對制動過程中橋梁動力響應(yīng)的影響，以及加速行駛車輛以不同初速度和加速度通過橋梁時對橋梁的動力響應(yīng)和沖擊效應(yīng)的影響。結(jié)果表明了車輛變速行駛對車橋耦合振動響應(yīng)有較大影響。
　　4、根據(jù)大量混凝土連續(xù)曲線梁橋?qū)嵗能嚇蝰?/p>

6、合振動分析結(jié)果，采用取上界包絡(luò)線的方法給出了不同橋面等級下橋梁不同位置的沖擊系數(shù)與圓心角和結(jié)構(gòu)豎向彎曲振動基頻的函數(shù)關(guān)系。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，橋梁不同位置的內(nèi)力、位移和支座反力的沖擊系數(shù)差別很大，為此分別給出了不同關(guān)鍵截面的內(nèi)力和位移的沖擊系數(shù)計算公式。曲線梁橋沖擊系數(shù)隨著圓心角和豎向彎曲振動基頻的增大而減小，與我國現(xiàn)行橋梁設(shè)計規(guī)范中所給的直線梁橋沖擊系數(shù)－基頻的關(guān)系恰好相反，因此采用現(xiàn)行規(guī)范進行跨度較大的曲線梁橋動力設(shè)計是偏于不安全的。