【摘要】：我國幅員遼闊,氣候多變,大部分省市道路都會受到積雪、結(jié)冰的影響,雪后因車輛與橋面接觸條件發(fā)生變化引起嚴(yán)重交通事故,橋面的變化對高速公路的通行能力和交通安全的影響受到社會各界普遍關(guān)注,橋面積雪、結(jié)冰所產(chǎn)生的車輛與橋梁的振動響應(yīng)問題亟待解決。本文通過實(shí)驗(yàn)對橋面積雪、結(jié)冰等不同路況的摩擦系數(shù)進(jìn)行測定,采用車輛與橋梁理論公式推導(dǎo)和數(shù)值模擬求解相結(jié)合的研究方法,建立車橋動力系統(tǒng)模型,對車輛—橋梁動力響應(yīng)進(jìn)行分析。主要內(nèi)容如下:(1)提出冬季橋面摩擦系數(shù)的測定方法,分別針對瀝青橋面、冰水橋面、積雪橋面和結(jié)冰橋面四種不同路況,測定其摩擦系數(shù);通過相同體積法和質(zhì)量等價(jià)法兩種方法測量雪密度;為后文中考慮積雪、結(jié)冰橋面時(shí)模型的建立、分析提供實(shí)測數(shù)據(jù)。(2)借助MATLAB語言建立17個(gè)自由度空間車輛簡化模型以及橋面不平度模型,基于ANSYS平臺建立斜拉橋三維空間有限元模型,分析推導(dǎo)以橋面為界的車輛與橋梁之間相互作用的豎向接觸力、側(cè)向接觸力平衡關(guān)系及位移協(xié)調(diào)關(guān)系,通過數(shù)據(jù)相互調(diào)用,進(jìn)行車輛與橋梁之間的相互迭代計(jì)算,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)值求解。(3)以某獨(dú)塔雙索面雙跨式斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?采用ANSYS軟件建立斜拉橋的空間有限元模型,在斜拉橋自振特性分析的基礎(chǔ)上,以全過程迭代的數(shù)值計(jì)算方法,分別進(jìn)行不同車輛速度、車輛質(zhì)量、車輛數(shù)量和車輛間距下斜拉橋動力響應(yīng)分析及動力沖擊系數(shù)計(jì)算。(4)基于前述單車與多車模型,建立積雪、結(jié)冰環(huán)境下的車橋動力系統(tǒng)模型,對車輛—橋梁動力響應(yīng)分析得出:瀝青橋面、冰水橋面、積雪橋面和結(jié)冰橋面對車輛豎向振動響應(yīng)以及橋梁的振動響應(yīng)影響較小,但對車輛的側(cè)向滑動有顯著的影響;橋面不平度等級是車輛—橋梁動力系統(tǒng)振動響應(yīng)的重要影響因素。
【圖文】：

到飛速的發(fā)展，公路總里程明顯提高；橋梁作為公路交通跨越河流、障礙物的部分，為車輛行駛提供了平順、穩(wěn)定的橋上線路，確保車輛行駛的安全性以及性。我國幅員遼闊，氣候多變，夏季氣溫高，冬季氣溫低。氣候的四季變化對我國通運(yùn)輸業(yè)有顯著的影響，特別是冬季雨雪天氣的出現(xiàn)，影響人們的衣、食、住、會造成重大的災(zāi)害。例如，2014 年 2 月，日本遭受暴雪襲擊導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害；國南方各大省市也遭受了重大雪災(zāi)，頻頻出現(xiàn)的暴雪災(zāi)害逐漸成為當(dāng)前社會普焦點(diǎn)問題。雨雪天氣之后，干燥的瀝青橋面就會被積水、積雪覆蓋，形成冰水橋面、積雪冰橋面。同時(shí)橋梁由于懸空，橋體熱量易散發(fā)，所以橋面溫度隨空氣溫度下降較橋面與路面相比積雪更不容易融化，且橋面更容易出現(xiàn)結(jié)冰。橋面積雪、結(jié)冰路的通行能力和交通安全將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，2008 年 1 月，積雪導(dǎo)致交通停長江大橋成步行街（圖 1-1）；2010 年 3 月合淮阜高速莊墓大橋貨車因橋面結(jié)翻事故（圖 1-2）；2014 年 2 月鄭州彩虹橋上因橋面積雪濕滑導(dǎo)致車輛相撞（圖 17 年 12 月淮安某橋上多車相撞，主要是橋面結(jié)冰引起（圖 1-4）。

到飛速的發(fā)展，公路總里程明顯提高；橋梁作為公路交通跨越河流、障礙物的部分，為車輛行駛提供了平順、穩(wěn)定的橋上線路，確保車輛行駛的安全性以及性。我國幅員遼闊，氣候多變，夏季氣溫高，冬季氣溫低。氣候的四季變化對我國通運(yùn)輸業(yè)有顯著的影響，特別是冬季雨雪天氣的出現(xiàn)，影響人們的衣、食、住、會造成重大的災(zāi)害。例如，2014 年 2 月，日本遭受暴雪襲擊導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害；國南方各大省市也遭受了重大雪災(zāi)，頻頻出現(xiàn)的暴雪災(zāi)害逐漸成為當(dāng)前社會普焦點(diǎn)問題。雨雪天氣之后，干燥的瀝青橋面就會被積水、積雪覆蓋，形成冰水橋面、積雪冰橋面。同時(shí)橋梁由于懸空，橋體熱量易散發(fā)，，所以橋面溫度隨空氣溫度下降較橋面與路面相比積雪更不容易融化，且橋面更容易出現(xiàn)結(jié)冰。橋面積雪、結(jié)冰路的通行能力和交通安全將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，2008 年 1 月，積雪導(dǎo)致交通停長江大橋成步行街（圖 1-1）；2010 年 3 月合淮阜高速莊墓大橋貨車因橋面結(jié)翻事故（圖 1-2）；2014 年 2 月鄭州彩虹橋上因橋面積雪濕滑導(dǎo)致車輛相撞（圖 17 年 12 月淮安某橋上多車相撞，主要是橋面結(jié)冰引起（圖 1-4）。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2593603