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移动载荷作用下周期性高架桥结构的动力响应研究
| 论文题名： | 移动载荷作用下周期性高架桥结构的动力响应研究 |
| 关键词： | 移动载荷;高架桥;动力响应;冲击波 |
| 摘要： | 高架桥在移动列车载荷作用下，会引起高架桥上部结构和地基基础的耦合振动。这些振动的正确计算，不仅对列车的振动和能耗分析，而且对上部结构的受力分析和设计及对高架桥结构的振动控制等均有重要意义。鉴于此，本文就此问题进行了研究，本文的主要研究内容包括: 1.刚性支撑周期性高架桥对移动荷载的动力响应的研究。利用周期性高架桥的脉冲响应函数，周期性高架桥对移动载荷时域内的响应可表示为Duhamel积分;根据Fourier变换、Floquet变换及它们间的关系，高架桥频域内的响应可用频域-波数域内的响应函数沿代表性跨的积分来表示;利用梁及墩的传递矩阵，可得频域-波数域内的响应函数;利用Fourier逆变换即可得周期性高架桥时域内的响应。利用上述模型，分析了载荷在不同移动速度下，高架桥计算跨左截面、接头弹簧处以及桥墩频域内响应的共振峰个数与高架桥能带间的关系，讨论了高架桥几何与材料参数对其响应的影响。 2.桩基础支撑周期性高架桥对移动荷载的动力响应的研究。周期性排桩的柔度可通过频域-波数域内关于半空间土体与桩基础耦合作用求得;根据所得柔度，可考虑桩基础与上部结构的耦合的周期性高架桥;基于上述刚性支撑的周期性高架桥模型，便可得考虑桩土共同作用时的周期性高架桥的动力响应。通过周期性排桩和单桩柔度的对比，验证了本文中边界元模型的正确性。基于上述模型，分析了载荷在不同移动速度下，高架桥计算跨左截面、接头弹簧处以及桥墩频域内的响应，讨论了高架桥几何与材料参数对其响应的影响;根据桩-土耦合的边界元模型，分析了载荷在不同移动速度下桩基础动力响应，并比较了在共振频率和非共振频率下，高架桥周边土体振动的传播规律。 本文研究表明:周期性高架桥中存在通带和禁带，高架桥的动力响应与其能带有着密切关系;高架桥频域内的动力响应呈现了明显的共振特性，随着载荷的移动速度增大，频域内共振峰的数量明显减少;当载荷的移动速度较小时，时域内的响应对载荷到达观察点时刻对称，随着载荷移动速度的增加，时域内响应对载荷到达时刻变得不再对称，当移动速度足够大时，响应呈现出“冲击波”特性。“冲击波”类型响应的出现，是由于移动荷载所引起的特征波的数量少且往往直接激发特征波的低阶分量。 |
| 作者： | 钟龙 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陆建飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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