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基于Ls-DYNA车桥耦合振动数值分析的拱桥提高限速研究
| 论文题名： | 基于Ls-DYNA车桥耦合振动数值分析的拱桥提高限速研究 |
| 关键词： | 车桥耦合;行车速度;有限元模型;车辆荷载;拱桥;LS-DYNA软件;动力响应 |
| 摘要： | 随着我国交通事业的快速发展，桥梁在公路总里程数中占有的比例也越来越大，截止2014年，我国已建成桥梁已达70余万座。如何有效维护并利用已建成桥梁，发挥其最大价值，将为成为今后桥梁工程领域重要的发展方向。 车-桥耦合研究已有近百年历史，这其中车辆的高效简化一直都是研究重点，车-桥耦合研究的进展与车辆模型的发展几乎是一致的。论文依靠LS-DYNA软件的显式计算功能，建立简化的三轴载重货车有限元模型，并与桥梁三维有限元模型相互作用实现车辆与桥梁间的耦合，针对车辆匀速行驶状态和匀变速行驶状态分别进行探讨。论文主要工作如下: (1)介绍了三轴载重车辆模型与上承空腹式拱桥模型的建立，着重介绍了车辆与拱桥的各部件有限元模型的建模过程，以及动力学计算中的部件间作用关系的模拟机理，并对模型的正确性进行验证。 (2)对车辆与简支梁进行耦合分析，车辆分别以匀速和加速通过桥梁，得到了车辆匀速行驶和加速行驶时简支梁桥的动力响应变化结果。 分析结果表明，梁式桥在不同车速匀速行驶的车辆荷载作用下跨中竖向位移变化不大，但是在较低速车辆荷载作用下跨中挠度曲线波动明显;不同加速度车辆荷载作用下跨中竖向位移、竖向加速度及应力变化幅度变化明显，说明车辆在加速运动时对桥梁冲击作用明显增强。 (3)基于拱桥模型进行耦合分析，分别研究车辆以不同速度匀速行驶和以不同加速度变速行驶时拱桥的动力响应，综合考虑多个影响因素，比较不同工况下的拱桥动力响应情况。 分析结果表明，拱桥在不同车速匀速行驶的车辆荷载作用下桥面板、拱圈竖向位移变化差别不大，但是在较高速车辆荷载作用下拱圈应力变化幅度明显增大;不同加速度车辆荷载作用下拱圈位移、应力变化有明显差别，加速运动与减速运动对拱桥的冲击作用差别不大，应当尽量避免车辆在行驶过程中的变速运动。 通过本文研究，作为拱桥的运营管理单位，在日常管理中，所以当车流量较小、车辆通行无阻碍时，可以对车辆行车速度不做限制;但当车流量较大、车辆通行受阻的情况下，应尽量使车辆以低速状态匀速通过桥梁，减小不利冲击作用。 |
| 作者： | 李宗揆 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杜柏松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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