當(dāng)前,公路橋梁交通流量不斷增大,車流形式日益復(fù)雜,相比單個車輛對橋梁的沖擊效應(yīng),多個車輛作用下橋梁結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生更大的振動響應(yīng),影響行車舒適性和橋梁使用壽命。以往的車橋耦合振動研究大多是對單一車道上單個車輛或縱向多個車輛作用下橋梁的振動響應(yīng)進(jìn)行分析,很少有對不同車道上橫向并排多車作用下橋梁振動響應(yīng)進(jìn)行的研究。不同車道上的車輛不僅各自與橋梁產(chǎn)生直接的耦合振動,車輛之間也會產(chǎn)生間接的耦合振動,因此,有必要研究更加接近實(shí)際工況的橫向多排車輛作用下的橋梁振動響應(yīng)。本文基于D’Alembert原理建立多車車輛振動方程,采用振型分解法建立橋梁的振動方程,通過位移協(xié)調(diào)條件和力的平衡條件建立車橋耦合系統(tǒng)的振動方程,用諧波疊加法對路面不平順進(jìn)行模擬,使用MATLAB程序編制了基于Newmark-β積分方法的車橋耦合求解程序,對一簡支梁橋和一連續(xù)梁橋進(jìn)行了ANSYS建模和模態(tài)分析,研究了橋梁結(jié)構(gòu)在單車、橫向并排兩車和縱向前后兩車3種非偏載工況下,跨中豎向位移響應(yīng)和沖擊系數(shù)隨車速、車輛間距和路面不平度的變化規(guī)律,同時研究了車輛偏載對橋梁振動響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:3種非偏載工況下橋梁跨中位移響應(yīng)和沖擊系數(shù)均不隨車速的增大而單調(diào)增大,單車和橫向兩車工況下的沖擊系數(shù)隨車速的變化規(guī)律類似,縱向兩車工況下的沖擊系數(shù)曲線會圍繞單車工況下的沖擊系數(shù)曲線上下波動;橫向兩車工況下,橋梁跨中最大動位移和最大靜位移隨車輛間距的增大而減小,沖擊系數(shù)隨車輛間距的增大而增大�？v向兩車工況下,橋梁跨中最大動位移和最大靜位移隨車輛間距的增大而減小,并最終趨于定值,沖擊系數(shù)會圍繞單車工況下的沖擊系數(shù)上下波動,最終趨于定值。隨著路況的變差,3種非偏載工況下的位移響應(yīng)和沖擊系數(shù)均逐漸增大,且單車和橫向兩車工況下的沖擊系數(shù)變化規(guī)律類似。隨著車速增大,偏載形式下單車工況和橫向兩車工況的沖擊系數(shù)變化規(guī)律相似,縱向兩車工況的沖擊系數(shù)繞其二者上下波動,但與非偏載工況下的結(jié)果相比,車輛偏載會引起沖擊系數(shù)的增大。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441.3
【部分圖文】：

是車橋耦合振動問題。當(dāng)車輛的振動頻率與橋梁的振動頻率接近時，容易壞橋梁結(jié)構(gòu)并影響車輛行駛。因此，車橋耦合振動問題在橋梁的設(shè)計、建占有相當(dāng)重要的地位。1 年至今，我國發(fā)生了多起因車輛振動破壞造成的橋梁坍塌事故。2011 年林省長春市伊通河上一座大橋發(fā)生坍塌，造成一輛正在行駛的貨車墜入不同程度受傷。2011 年 7 月，杭州錢江三橋輔橋部分橋面塌落（圖 1-1（，一輛重達(dá) 160t 的嚴(yán)重超載 6 軸貨車，在通過北京懷柔區(qū)寶山寺白河橋生橋梁坍塌（圖 1-1（b））。所以，在進(jìn)行橋梁設(shè)計時，對橋梁運(yùn)營階段將動力沖擊作用進(jìn)行合理的預(yù)估和分析就顯得十分重要。橋梁車橋耦合振動問題的研究歷史要比公路橋梁車橋耦合振動問題的研久，Willis[3]于 1894 年得出了第一份橋梁振動的研究報告，報告對 Cheste的原因進(jìn)行了探討與研究。經(jīng)過長時間的探索研究之后，目前對鐵路橋梁問題的研究已經(jīng)較為成熟[4]。但是，在公路橋梁車橋耦合振動問題的研究因素眾多且復(fù)雜，例如，交通車流的隨機(jī)性，車輛速度的變化，路面的不以，對于公路橋梁車橋耦合振動問題的研究還需要很長的路要走。

第一章 緒論耦合研究古典理論及研究進(jìn)展耦合古典理論耦合理論經(jīng)過長久的研究后，研究者對車橋耦合的原理、特的進(jìn)展。但是，由于當(dāng)時實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法的限制，通過應(yīng)不具有統(tǒng)一性，其結(jié)果僅在特定條件下成立。鑒于此，研對車橋耦合振動響應(yīng)的理論分析。早期的數(shù)學(xué)理論發(fā)展有限過解析式來對車橋耦合振動進(jìn)行分析成為了工程師們的首選橋梁的相互作用進(jìn)行定性分析，這便是車橋耦合古典理論的速移動的常量力模型橋耦合研究把車輛視為勻速移動的常量力，橋梁視為簡支梁通過橋梁時的振動響應(yīng)進(jìn)行了分析[5-9]。該分析忽略了列車的特性，沒有耦合，避免了對變系數(shù)的微分方程的求解，簡化只有在車輛質(zhì)量相比橋梁質(zhì)量很小的情況下才適用。

勻速移動的常量力模型車橋耦合研究把車輛視為勻速移動的常量力，橋梁視為簡支梁（車通過橋梁時的振動響應(yīng)進(jìn)行了分析[5-9]。該分析忽略了列車的慣變特性，沒有耦合，避免了對變系數(shù)的微分方程的求解，簡化了果只有在車輛質(zhì)量相比橋梁質(zhì)量很小的情況下才適用。圖 1-2 常量力模型Fig.1-2 Constant force model勻速移動的簡諧力模型勻速移動常量力模型之后，研究者們通過考慮不同的荷載以及荷理論進(jìn)行擴(kuò)展與延伸，用勻速移動的簡諧力代替常量力，從而得型（如圖 1-3 所示），該模型可以對蒸汽機(jī)車的動輪偏心沖擊作
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2872448