【摘要】：隨著鋼管混凝土這種新型組合材料廣泛的應(yīng)用于橋梁工程當(dāng)中,突破了拱橋在材料強(qiáng)度和施工工藝方面的難題,使得鋼管混凝土拱橋發(fā)展迅速。目前,我國(guó)已修建大量的鋼管混凝土拱橋,在其應(yīng)用方面,已處于世界領(lǐng)先地位。然而,對(duì)其理論的研究還不完善,對(duì)于靜力理論比較成熟,但在動(dòng)力理論方面相對(duì)比較滯后。由于鋼管混凝土拱橋在橋梁結(jié)構(gòu)以及材料上與其他傳統(tǒng)拱橋有著明顯的不同,導(dǎo)致其在動(dòng)力與靜力特性方面有著自己的特點(diǎn)。本文基于車橋耦合振動(dòng)理論和有限元數(shù)值分析相結(jié)合,對(duì)內(nèi)蒙和熱木特簡(jiǎn)支下承式鋼管混凝土拱橋進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)分析,并研究其橋面沖擊系數(shù)。主要內(nèi)容如下： 1)闡述了鋼管混凝土拱橋的發(fā)展?fàn)顩r,總結(jié)了現(xiàn)階段各國(guó)學(xué)者對(duì)鋼管混凝土拱橋動(dòng)力特性以及車橋耦合振動(dòng)理論的研究成果以及尚未解決的問題。 2)介紹了和熱木特大橋的工程背景和車橋耦合振動(dòng)問題中車輛模型的建立方法,并利用大型有限元軟件Ansys,通過梁格系法建立了橋梁的計(jì)算模型；根據(jù)(d'Alembert)原理建立了車輛的四分之一,二分之一以及空間整車模型,并推導(dǎo)了各車輛模型的剛度矩陣,質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。 3)根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB7031-86《車輛振動(dòng)輸入路面平度表示方法》,基于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的功率譜密度函數(shù),利用Matlab模擬了A,B,C,D四個(gè)公路等級(jí)的路面不平順度樣本曲線。 4)闡述了車橋耦合振動(dòng)問題的研究方法,利用車輛與橋梁之間的位移協(xié)調(diào)條件和相互作用力關(guān)系建立車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)模型。綜述求解車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)值解法,根據(jù)紐馬克—β法,利用Matlab編制了求解該問題的程序,并驗(yàn)證了該程序的正確性。 5)對(duì)和熱木特大橋進(jìn)行了自振特性分析,并提取其前十階振型。從拱肋的外直徑和剛度；風(fēng)撐數(shù)量和位的布置和剛度分析研究了橋梁自振頻率的變化規(guī)律。 6)對(duì)和熱木特大橋進(jìn)行車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)的典型性分析,得出其動(dòng)力影響特點(diǎn)。從車輛的行駛速度,公路等級(jí),橋梁阻尼比,控制截面以及行車道這幾個(gè)方面分析討論其動(dòng)力響應(yīng)的變化規(guī)律。給出撓度沖擊系數(shù)的定義,并從車輛的行駛速度,公路等級(jí)和橋梁阻尼比這幾個(gè)方面分析討論橋面沖擊系數(shù)的變化規(guī)律。根據(jù)各國(guó)規(guī)范中給出的計(jì)算橋梁沖擊系數(shù)的公式,計(jì)算和熱木特大橋的撓度沖擊系數(shù),并與本文計(jì)算結(jié)果做對(duì)比。 本文的研究結(jié)果,對(duì)于鋼管混凝土拱橋的自振特性以及車橋耦合振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)問題提供數(shù)值依據(jù),對(duì)于推動(dòng)模擬適合于鋼管混凝土拱橋撓度沖擊系數(shù)的計(jì)算公式,起到參考價(jià)值的作用。
【圖文】：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，到目前為止中國(guó)已建造了 300多座鋼管混凝土拱橋，跨度200m以上的約40多座。其中重慶巫山長(zhǎng)江大橋跨徑最大，如圖1-1所示，主跨跨徑為460m,是目前世界上最大跨徑的中承式鋼管混凝土拱橋。這表明，鋼管混凝土拱橋在跨度方面有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，表1-1列舉了近年來我國(guó)已建成的具有代表性的鋼管混凝土拱橋。圖1-1重慶巫山長(zhǎng)江大橋Figure 1-1 Wushan Yangtze River Bridge表1-1 代表性鋼管混凝土拱橋Table 1-1 representative CFST Arch序號(hào) 橋名 建成年份跨度（m) 矢跨比 結(jié)構(gòu)形式1 廣東南海三山西大橋 1995 200 1/4.5 飛燕式2 浙江銅瓦門大橋 2002 238 1/4.82 中承式3 武漢長(zhǎng)豐橋 2000 240 1/5 飛燕式4 浙江三門健跳大橋 2001 245 1/5 中承式5 湖北武漢漢江三橋 2000 280 1/5 下承式6 重

分別為車體和輪對(duì)的沉浮。懸架和車輪用線性彈簧與阻尼器仿真，，質(zhì)量均集中在車軸位置。模型的自振頻率要與整車的振動(dòng)頻率相同。模型如圖2-1所示：n Lk 1 § iz=j c 1T T丫ne (J j-^ i Zgk a $ i'~i c 2T T, NB廣、、 xb z~y圖2-1四分之_車_模型Figure 2-1 quarter vehicle model13
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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