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车桥随机振动动态响应及影响因素研究
| 论文题名： | 车桥随机振动动态响应及影响因素研究 |
| 关键词： | 车辆行驶;公路桥梁;随机振动;动态响应;冲击系数 |
| 摘要： | 随着公路交通的发展，车流密度逐渐增大，车辆行驶速度和载重也不断提高，对桥梁的动力冲击作用愈加明显；同时，高频次的冲击作用造成桥梁结构损伤，导致其承载能力下降，桥梁结构在车辆荷载作用下的安全问题日益凸显。因此，准确分析车桥动力相互作用，掌握其动力学机理，为桥梁工程和车辆工程的发展提供切实可行的理论依据，成为当前研究的重要课题。在桥面不平顺作用下，车辆与桥梁系统耦合振动会演变为复杂的随机振动问题。然而，由于车桥系统的时变特性，常规的随机振动方法对其分析时效率低下且算法复杂，难以在工程中应用。本文基于随机振动理论，将虚拟激励法适用到车辆与公路桥梁的非平稳随机振动分析中，以此高效、精确和计算步骤简洁的随机振动算法为基础，结合三倍标准差法则和正交试验设计方法，探讨了随机振动理论在工程分析中的确定性形式及在桥梁冲击系数分析中的应用。主要研究内容如下： （1）以1/2汽车模型和简支梁桥为研究对象，通过耦联法建立整体的车桥系统方程，基于虚拟激励法，构造桥面不平顺随机激励的虚拟形式，对车桥非平稳随机振动进行分析。通过算例验证了本文所编MATLAB程序的正确性及推导的随机振动分析算法的高效性和精确性。最后，探讨了车速和桥面不平顺对桥梁随机振动特性的影响。 （2）将传统的静态影响线概念推广到动态影响线范围，采用三倍标准差法则将桥梁非平稳随机响应的统计特征值转换为确定性的值域，推导了在车辆荷载和桥面随机不平顺作用下的桥梁动态影响线计算公式。通过算例说明了动态影响线的工程意义，分析了准静态影响线与动态影响线的差异。 （3）基于综合考虑多因素、多水平的正交试验设计理论，结合本文提出的方法，剔除了随机性和因素相互作用对桥梁冲击系数计算结果的干扰，以简支梁桥和三跨弹性支撑梁桥为例，系统的研究了桥梁长度、桥梁刚度、桥面不平顺、车速、车体质量和车辆轴距对桥梁冲击系数的影响规律及显著性，分析结果为桥梁冲击系数计算公式的修正、车辆与桥梁结构优化提供了一些理论参考依据。 |
| 作者： | 张建波 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 徐文涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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