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风载作用下斜拉桥车桥耦合振动及行车舒适性研究
| 论文题名： | 风载作用下斜拉桥车桥耦合振动及行车舒适性研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;车桥耦合振动;行车舒适性;风荷载 |
| 摘要： | 随着设计理论的发展、建筑材料及施工技术的进步，现代大跨度斜拉桥正朝着超大跨、极轻柔的方向发展，其风致振动与车桥耦合振动问题日益凸显。这些问题会使桥梁局部某些构件产生疲劳破坏，影响桥梁寿命，而且过大的振幅也会危及行车和行人的舒适与安全。因此，对风荷载作用下车桥耦合振动及行车舒适性进行研究是非常有必要的。本文主要进行了以下几个方面的工作： 1、本文首先根据斜拉桥结构的受力特点，采用有限元软件ANSYS建立某大跨度斜拉桥的分析模型，对该模型进行了自振特性分析，研究了该桥的动力特性，并借此检验所建桥梁计算模型的正确性。 2、根据本桥梁所处风场特点，利用谐波合成法模拟了该桥梁上的脉动风速时程，基于准定常气动力理论，给出了作用在整个桥梁主梁单位长度上的气动力表达式，获取了该桥梁模型上的升力、阻力以及升力矩的时程。 3、选择具有代表性的七自由度空间整车模型作为车辆模型，并用数学方法模拟了桥面不平顺，得到了激励样本函数。将车辆及桥梁视为一个整体系统，将路面不平顺性作为系统的自激振动激励源，将风荷载作为外部激励作用在斜拉桥主梁上，形成了风荷载作用下车桥系统振动分析模型，得到风荷载作用下车桥耦合振动方程。 4、分别在无风荷载和有风荷载的情况下，研究不同车速、车重、路面等级、风速对车桥系统动力响应的影响，并得到相应的桥梁竖向响应和车辆竖向响应。 5、对国内外结构振动舒适性的主要评价标准和评价方法做了较为系统的总结。归纳了最新的ISO标准应用于本研究内容的具体评价方法，还列出几种辅助的采用频谱分析方法评价水平方向行车舒适性作为对比分析。并根据Sperling指标和ISO2631标准1/3倍频带法，将不同工况下的车辆竖向加速度响应转为Sperling平顺指标数和加速度均方根值，进而按该标准舒适度界限值进行评价。 6、研究结果表明，在无风荷载作用下，路面等级的降低、行驶车辆的车速增加、车重的增加都会引起车桥系统动力响应的增加，其中车辆振动响应受路面等级的影响较大，此时还能满足舒适性要求。当风荷载作用在车桥系统上时，车桥系统动力响应显著增加，极端工况下，舒适性指标以不能满足，车辆运行也不安全。 |
| 作者： | 何涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈昌萍;欧阳联格 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门理工学院 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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