本文關(guān)鍵詞：考慮三角形擋風(fēng)屏作用的風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析

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【摘要】：對(duì)于大跨度的懸索橋而言,其橋塔寬度較大,一般大于一節(jié)車輛的長(zhǎng)度。車輛進(jìn)出橋塔區(qū)域時(shí),作用于車輛上的風(fēng)荷載存在突減突增的情況,影響行車安全性和舒適性。本文以五峰山公鐵兩用懸索橋?yàn)楣こ瘫尘?考慮在橋塔兩端設(shè)置三角形擋風(fēng)屏,推導(dǎo)出車輛進(jìn)出三角形擋風(fēng)屏和橋塔區(qū)域風(fēng)荷載變化公式,進(jìn)行了風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析,主要工作如下：(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外懸索橋的發(fā)展史進(jìn)行了回顧,簡(jiǎn)單闡述了風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析方法以及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并以五峰山公鐵兩用懸索橋?yàn)楣こ瘫尘?建立有限元模型,進(jìn)行自振特性分析。(2)詳盡的闡述了風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析中的車輛模型、橋梁模型、軌道不平順模型、輪軌相互作用關(guān)系以及車橋耦合動(dòng)力方程的求解方法。(3)根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)得到的橋梁空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)計(jì)算得到橋梁各節(jié)點(diǎn)的靜風(fēng)荷載,基于諧波合成法模擬了橋址處的風(fēng)速場(chǎng),進(jìn)而得到橋梁各節(jié)點(diǎn)的風(fēng)荷載場(chǎng)時(shí)程。(4)基于風(fēng)荷載均布作用于車體表面假設(shè)推導(dǎo)出車輛進(jìn)出三角形擋風(fēng)屏和橋塔區(qū)域風(fēng)荷載變化公式,根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)得到的車輛空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)計(jì)算得到了車輛風(fēng)荷載變化曲線。(5)簡(jiǎn)單介紹了車輛運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算分析了不同三角形擋風(fēng)屏長(zhǎng)度、不同風(fēng)速和不同車速等多種工況組合下車輛和橋梁的動(dòng)力響應(yīng),討論了三角形擋風(fēng)屏長(zhǎng)度對(duì)車橋動(dòng)力響應(yīng)的影響。本文的研究結(jié)果表明為保障車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性,對(duì)于五峰山公鐵兩用懸索橋而言,可在橋塔前后設(shè)置長(zhǎng)度為50m的三角形擋風(fēng)屏,當(dāng)平均風(fēng)在25m/s以上時(shí),車輛行駛速度應(yīng)控制在160km/h以下方可保證行車安全。
【關(guān)鍵詞】：公鐵兩用懸索橋 風(fēng) 三角形擋風(fēng)屏 橋塔 動(dòng)力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 懸索橋的發(fā)展12-15
• 1.2 風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析方法及研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力系統(tǒng)簡(jiǎn)介15-17
• 1.2.2 風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 風(fēng)—車—橋耦合動(dòng)力分析國(guó)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文主要內(nèi)容及研究思路20-22
• 2 車—橋耦合動(dòng)力分析模型22-48
• 2.1 車輛模型22-26
• 2.1.1 車輛振動(dòng)的基本型式22-25
• 2.1.2 車輛單元模型25-26
• 2.2 橋梁模型26
• 2.3 軌道不平順26-29
• 2.4 輪軌相互作用關(guān)系29-40
• 2.4.1 輪軌接觸幾何29-32
• 2.4.2 輪軌關(guān)系模型的分類32
• 2.4.3 法向Hertz接觸理論32-33
• 2.4.4 垂向密貼假定33-35
• 2.4.5 Kalker線性蠕滑理論及沈氏修正35-38
• 2.4.6 簡(jiǎn)化的Kalker線性蠕滑理論38-39
• 2.4.7 輪軌關(guān)系模型的對(duì)比39-40
• 2.5 車橋耦合系統(tǒng)方程的建立40-45
• 2.6 車橋耦合系統(tǒng)方程的求解45-46
• 2.7 本章小結(jié)46-48
• 3 工程背景與橋梁有限元模型的建立48-58
• 3.1 五峰山懸索橋方案簡(jiǎn)介48-52
• 3.2 五峰山懸索橋自振特性分析52-56
• 3.3 本章小結(jié)56-58
• 4 車橋系統(tǒng)風(fēng)荷載時(shí)程的數(shù)值模擬58-76
• 4.1 風(fēng)的空間相關(guān)性及風(fēng)速譜58-60
• 4.1.1 風(fēng)的空間相關(guān)性58-59
• 4.1.2 風(fēng)速譜59-60
• 4.2 橋梁風(fēng)荷載60-69
• 4.2.1 紊流風(fēng)速場(chǎng)的數(shù)值模擬60-65
• 4.2.2 橋梁風(fēng)荷載的數(shù)值模擬65-69
• 4.3 車輛風(fēng)荷載69-74
• 4.3.1 車輛靜風(fēng)荷載69-70
• 4.3.2 車輛脈動(dòng)風(fēng)荷載70-71
• 4.3.3 考慮三角形擋風(fēng)屏和橋塔遮風(fēng)效應(yīng)的車輛風(fēng)荷載71-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 5 考慮三角形擋風(fēng)屏作用的車橋動(dòng)力響應(yīng)分析76-102
• 5.1 車橋動(dòng)力響應(yīng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)76-79
• 5.1.1 橋梁動(dòng)力性能評(píng)價(jià)指標(biāo)76
• 5.1.2 車輛運(yùn)行安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)76-78
• 5.1.3 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)78-79
• 5.2 橋梁動(dòng)力響應(yīng)分析79-86
• 5.3 車輛動(dòng)力響應(yīng)分析86-101
• 5.4 本章小結(jié)101-102
• 6 結(jié)論102-104
• 6.1 論文主要研究工作及結(jié)論102-103
• 6.2 進(jìn)一步的研究工作展望103-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 作者簡(jiǎn)歷108-112
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集112

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