【摘要】：公路曲線連續(xù)梁橋作為一種被廣泛使用的橋型,其車橋系統(tǒng)的動(dòng)力特性及車輛舒適性理應(yīng)得到重視,但與直線橋相比,曲線橋的車橋耦合振動(dòng)及車輛舒適性研究相對(duì)比較滯后。因此,這方面研究具有重要的理論意義和工程價(jià)值。在總結(jié)了大量相關(guān)文獻(xiàn),梳理了課題創(chuàng)新與發(fā)展的脈絡(luò)后,確定了本文的研究方向。論述了橋梁車輛的建模方法并進(jìn)行了驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上以實(shí)際橋梁為工程背景,建立了某曲線橋三維有限元模型,并建立了9自由度車輛模型。使用傅里葉逆變換法模擬路面不平度。分別對(duì)車橋建立振動(dòng)微分方程,在求解時(shí)通過(guò)位移和力的協(xié)調(diào)條件進(jìn)行耦合,采用Newmrak-β法,以有限元軟件ANSYS為運(yùn)算平臺(tái),編制APDL迭代命令流對(duì)方程進(jìn)行求解,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析歸納,得到以下結(jié)論:(1)相比單車過(guò)橋,多車過(guò)橋時(shí)橋梁的位移和內(nèi)力會(huì)減小,具體規(guī)律與橋梁跨度和車距有關(guān)。(2)橋梁各方向振動(dòng)和車輛各項(xiàng)動(dòng)力響應(yīng)均受橋梁曲率半徑影響較大,它們表現(xiàn)出共同的規(guī)律,即曲率半徑越小,動(dòng)力響應(yīng)越大,且當(dāng)曲率半徑小于150m時(shí),橋梁動(dòng)力響應(yīng)受曲率半徑影響更顯著,半徑大于150m時(shí),曲率半徑的影響則趨于減弱。曲率半徑對(duì)橋梁扭轉(zhuǎn)角的影響主要體現(xiàn)在靜扭轉(zhuǎn)角上,對(duì)沖擊系數(shù)影響較小。(3)隨著車速的增大,橋梁豎向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),并在30m/s車速附近有突增現(xiàn)象。橋梁橫向振動(dòng)位移隨著車速的增大而近似線性增大。隨著車速的增大,車輛的安全性迅速降低,舒適性則沒有體現(xiàn)出明顯規(guī)律。(4)隨著車輛作用位置由曲線內(nèi)側(cè)移至曲線外側(cè),橋梁的豎向振動(dòng)及跨中彎矩呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),而橋梁的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和跨中扭矩則隨著車輛偏心距數(shù)值的增大而增大。車輛安全性與舒適性也隨著車輛作用位置由內(nèi)側(cè)移至外側(cè)而變差,但影響相對(duì)較小。
【圖文】：

教授[12]、陳英俊教授[13]從研究，做出了許多總結(jié)性一車輛模型，提出了車輛對(duì)微分方程進(jìn)行了數(shù)值求解的 Nemark-β 法，他們的間，并且，使用這種方法。在此基礎(chǔ)上，他們編制的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其準(zhǔn)確張楠、夏禾[16,17]，多年來(lái)析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)迭代法，，來(lái)求解車橋耦合統(tǒng)的全過(guò)程計(jì)算，每一步一步迭代前疊加橋面運(yùn)動(dòng)件，輸出數(shù)值解。此方法了計(jì)算的收斂，提高了軟

M. Ichikawa 等[29]對(duì) Euler-Bernoulli 多跨等截面連續(xù)梁進(jìn)行了模態(tài)分析，使用直接積分法求解了勻速移動(dòng)質(zhì)量作用下的動(dòng)力微分方程，并評(píng)價(jià)了連續(xù)梁的慣性和移動(dòng)速度對(duì)連續(xù)梁動(dòng)力響應(yīng)的影響，對(duì)三種具有均勻跨距的連續(xù)梁進(jìn)行了動(dòng)力特性評(píng)價(jià)。但使用直接積分法求解系統(tǒng)動(dòng)力微分方程并不能很好地體現(xiàn)出車輛與橋梁子系統(tǒng)間的相互耦合。X. Q. Zhu,和 S. S.Law[30]對(duì)雙軸車建立了 7 自由度模型，研究了勻速車輛對(duì)曲線橋的沖擊效應(yīng)，他們考慮正交異性板理論，分別在單車、多車作用，以及不同車道上車輛荷載作用的情況下，對(duì)曲線連續(xù)梁橋的橋面板使用模態(tài)疊加技術(shù)，計(jì)算了橋面板的振動(dòng)。后來(lái)他們[31]建立了以歐拉-伯努利梁為基礎(chǔ)的曲線連續(xù)梁模型，采用大剛度彈性支承，使用等距移動(dòng)力來(lái)模擬車流作用，對(duì)變截面梁的振動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算求解。在國(guó)內(nèi)，黃新藝[32]基于剪力柔性梁格理論提出了適用于曲線梁橋動(dòng)力分析的三梁式模型，如圖 1.3 所示。他使用這種模型計(jì)算了一座曲線梁橋的車致振動(dòng)，并與實(shí)橋試驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出了很多有價(jià)值的結(jié)論。黃新藝還研究了變速移動(dòng)荷載作用的情況。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595076