大跨度公路橋梁車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)研究.pdf

1、近年來，隨著交通事業(yè)的發(fā)展，橋梁車輛通過密度日益增加、荷載逐漸加重，車速也在的不斷提高，致使橋梁結(jié)構(gòu)處于十分繁忙的超負(fù)荷狀態(tài)之中。同時(shí)，為適應(yīng)公路交通和橋梁事業(yè)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也在向大跨度、輕型和柔性的方向發(fā)展，這就使得車輛與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用問題越來越受到人們的重視。一方面，高速行駛的車輛對(duì)所通過的橋梁產(chǎn)生動(dòng)力沖擊作用，直接影響其工作狀態(tài)和使用壽命；另一方面，橋梁的振動(dòng)又對(duì)運(yùn)行車輛的安全性和平穩(wěn)性產(chǎn)生影響。盡管車橋耦合振動(dòng)問題一

2、般不會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的整體破壞，但是車輛的通過密度和荷載的增加通常引起橋梁的振動(dòng)，從而使橋梁構(gòu)件出現(xiàn)疲勞、老化、開裂等問題，橋梁結(jié)構(gòu)性能不斷劣化，增加橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。所以研究大跨度橋梁的車致振動(dòng)問題將有助于人們更好地完善橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、規(guī)范車輛荷載、控制車輛通行速度并提高橋梁使用壽命，是合理進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)際需要，對(duì)結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展也具有十分重要的理論和實(shí)際意義。 本文以鄂黃長江大橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)車列作用下的橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

3、進(jìn)行了動(dòng)力仿真研究與計(jì)算。主要研究內(nèi)容包括： （1）綜述車橋振動(dòng)研究的國內(nèi)外動(dòng)態(tài)，闡述對(duì)車-橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的必要性。 （2）采用有限元非線性分析理論和方法對(duì)大跨度斜拉橋橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，通過調(diào)整斜拉索張拉力建立了結(jié)構(gòu)合理的初始成橋狀態(tài)，并研究橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性；將橋上運(yùn)行的車輛模擬成2軸6自由度且具有3個(gè)質(zhì)量的車輛，并組成車列，運(yùn)用達(dá)朗貝爾原理建立車輛陣列的運(yùn)動(dòng)方程。 （3）推導(dǎo)出車一橋耦合動(dòng)力平衡

4、方程，將整個(gè)車橋系統(tǒng)在車輪和橋梁接觸處劃分為車輛、橋梁兩個(gè)子系統(tǒng)，通過車輪和橋梁接觸點(diǎn)處力的平衡條件和位移協(xié)調(diào)條件建立車橋系統(tǒng)動(dòng)力方程。通過基于橋面隨機(jī)不平順的車橋耦合單元建立包含車列振動(dòng)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)的耦合系統(tǒng)，并用數(shù)值積分法求解該耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。 （4）分別從汽車通過橋梁時(shí)的速度、車輛的個(gè)數(shù)、車輛的偏載等幾個(gè)方面研究了斜拉橋結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵點(diǎn)處的豎向位移、水平位移和斜拉索索力等動(dòng)力響應(yīng)問題。 研究成果對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及橋梁