當(dāng)前,公路橋梁交通流量不斷增大,車(chē)流形式日益復(fù)雜,相比單個(gè)車(chē)輛對(duì)橋梁的沖擊效應(yīng),多個(gè)車(chē)輛作用下橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生更大的振動(dòng)響應(yīng),影響行車(chē)舒適性和橋梁使用壽命。以往的車(chē)橋耦合振動(dòng)研究大多是對(duì)單一車(chē)道上單個(gè)車(chē)輛或縱向多個(gè)車(chē)輛作用下橋梁的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行分析,很少有對(duì)不同車(chē)道上橫向并排多車(chē)作用下橋梁振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行的研究。不同車(chē)道上的車(chē)輛不僅各自與橋梁產(chǎn)生直接的耦合振動(dòng),車(chē)輛之間也會(huì)產(chǎn)生間接的耦合振動(dòng),因此,有必要研究更加接近實(shí)際工況的橫向多排車(chē)輛作用下的橋梁振動(dòng)響應(yīng)。本文基于D’Alembert原理建立多車(chē)車(chē)輛振動(dòng)方程,采用振型分解法建立橋梁的振動(dòng)方程,通過(guò)位移協(xié)調(diào)條件和力的平衡條件建立車(chē)橋耦合系統(tǒng)的振動(dòng)方程,用諧波疊加法對(duì)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(chē)橋耦合求解程序,對(duì)一簡(jiǎn)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(chē)、橫向并排兩車(chē)和縱向前后兩車(chē)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(chē)速、車(chē)輛間距和路面不平度的變化規(guī)律,同時(shí)研究了車(chē)輛偏載對(duì)橋梁振動(dòng)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(chē)速的增大而單調(diào)增大,單車(chē)和橫向兩車(chē)工況下的沖擊系數(shù)隨車(chē)速的變化規(guī)律類(lèi)似,縱向兩車(chē)工況下的沖擊系數(shù)曲線(xiàn)會(huì)圍繞單車(chē)工況下的沖擊系數(shù)曲線(xiàn)上下波動(dòng);橫向兩車(chē)工況下,橋梁跨中最大動(dòng)位移和最大靜位移隨車(chē)輛間距的增大而減小,沖擊系數(shù)隨車(chē)輛間距的增大而增大。縱向兩車(chē)工況下,橋梁跨中最大動(dòng)位移和最大靜位移隨車(chē)輛間距的增大而減小,并最終趨于定值,沖擊系數(shù)會(huì)圍繞單車(chē)工況下的沖擊系數(shù)上下波動(dòng),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(chē)和橫向兩車(chē)工況下的沖擊系數(shù)變化規(guī)律類(lèi)似。隨著車(chē)速增大,偏載形式下單車(chē)工況和橫向兩車(chē)工況的沖擊系數(shù)變化規(guī)律相似,縱向兩車(chē)工況的沖擊系數(shù)繞其二者上下波動(dòng),但與非偏載工況下的結(jié)果相比,車(chē)輛偏載會(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U441.3
【部分圖文】：

是車(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題。當(dāng)車(chē)輛的振動(dòng)頻率與橋梁的振動(dòng)頻率接近時(shí)，容易壞橋梁結(jié)構(gòu)并影響車(chē)輛行駛。因此，車(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題在橋梁的設(shè)計(jì)、建占有相當(dāng)重要的地位。1 年至今，我國(guó)發(fā)生了多起因車(chē)輛振動(dòng)破壞造成的橋梁坍塌事故。2011 年林省長(zhǎng)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(chē)墜入不同程度受傷。2011 年 7 月，杭州錢(qián)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(chē)，在通過(guò)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(jì)時(shí)，對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)階段將動(dòng)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(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研究歷史要比公路橋梁車(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研久，Willis[3]于 1894 年得出了第一份橋梁振動(dòng)的研究報(bào)告，報(bào)告對(duì) Cheste的原因進(jìn)行了探討與研究。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索研究之后，目前對(duì)鐵路橋梁?jiǎn)栴}的研究已經(jīng)較為成熟[4]。但是，在公路橋梁車(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研究因素眾多且復(fù)雜，例如，交通車(chē)流的隨機(jī)性，車(chē)輛速度的變化，路面的不以，對(duì)于公路橋梁車(chē)橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研究還需要很長(zhǎng)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(guò)長(zhǎng)久的研究后，研究者對(duì)車(chē)橋耦合的原理、特的進(jìn)展。但是，由于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法的限制，通過(guò)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(duì)車(chē)橋耦合振動(dòng)響應(yīng)的理論分析。早期的數(shù)學(xué)理論發(fā)展有限過(guò)解析式來(lái)對(duì)車(chē)橋耦合振動(dòng)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(chē)橋耦合古典理論的速移動(dòng)的常量力模型橋耦合研究把車(chē)輛視為勻速移動(dòng)的常量力，橋梁視為簡(jiǎn)支梁通過(guò)橋梁時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了分析[5-9]。該分析忽略了列車(chē)的特性，沒(méi)有耦合，避免了對(duì)變系數(shù)的微分方程的求解，簡(jiǎn)化只有在車(chē)輛質(zhì)量相比橋梁質(zhì)量很小的情況下才適用。

勻速移動(dòng)的常量力模型車(chē)橋耦合研究把車(chē)輛視為勻速移動(dòng)的常量力，橋梁視為簡(jiǎn)支梁（車(chē)通過(guò)橋梁時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了分析[5-9]。該分析忽略了列車(chē)的慣變特性，沒(méi)有耦合，避免了對(duì)變系數(shù)的微分方程的求解，簡(jiǎn)化了果只有在車(chē)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(dòng)的簡(jiǎn)諧力模型勻速移動(dòng)常量力模型之后，研究者們通過(guò)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(dòng)的簡(jiǎn)諧力代替常量力，從而得型（如圖 1-3 所示），該模型可以對(duì)蒸汽機(jī)車(chē)的動(dòng)輪偏心沖擊作
【參考文獻(xiàn)】

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4 李海龍;呂中榮;劉濟(jì)科;;基于車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)的含分布損傷橋梁結(jié)構(gòu)識(shí)別方法[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

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3 史文斌;混凝土連續(xù)箱梁橋動(dòng)力性能的影響研究[D];太原理工大學(xué);2015年

4 郭斌強(qiáng);移動(dòng)車(chē)輛作用下斜拉橋行車(chē)舒適性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 扶桑;中、美公路路面不平度的對(duì)比分析[D];大連理工大學(xué);2013年

6 張黎明;大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋車(chē)橋耦合振動(dòng)研究[D];西南交通大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2872448