详情

原文传递车辆作用下大跨钢管混凝土拱桥舒适性研究

论文题名：	车辆作用下大跨钢管混凝土拱桥舒适性研究
关键词：	钢管混凝土拱桥;车辆荷载;桥梁结构;舒适性分析;耦合振动
摘要：	钢管混凝土结构是采用钢管内包混凝土的方式将钢材和混凝土结合起来的结构，与单使用结构钢和混凝土结构相比，其在强度、稳定性、抗腐蚀性、耐久性以及施工速度方面都有显著提高。随着钢管混凝结构的发展，钢管混凝土拱桥也得到了迅猛发展，近年来建设的钢管混凝土拱桥跨越度越来越大，其柔性越来越大，因此车辆通过大跨拱桥时的舒适性受到的关注越来越广泛。大跨度钢管混凝土拱桥结构柔性较大，移动车辆在拱桥上运行时振动感觉明显，导致桥上行人产生不安全感，由此提出车辆作用下大跨度钢管混凝土拱桥舒适性的问题。本文针对一座下承式钢管混凝土拱桥，研究其拱肋刚度、横撑数量以及移动车辆荷载速度对桥上行人舒适性的影响，并且对重载车不同间距、不同车道等因素对拱桥上行人舒适性的影响进行分析，结合研究分析结果，通过增加拱肋横撑数量调整桥梁结构，控制桥上车辆间距等方式提高了已建成拱桥上行人的舒适性。本文主要研究内容如下：　　(1)应用大跨度钢管混凝土拱桥时程分析的有限元理论，基于软件Midas Civil进行有限元建模分析。进行计算得到该拱桥前十阶振型的周期、频率。利用时程分析基本原理与计算方法，模拟出移动车辆荷载在桥梁上运行时车桥耦合振动模型，将移动车辆荷载模拟成移动荷载、移动质量、移动弹簧上质量在桥上运行三种模型，比较各模型优劣，最终本文采用将移动车辆荷载模拟成三角形荷载模型作为时程分析时的时程函数。　　(2)通过有限元时程分析模拟不同速度的车辆荷载在钢管混凝土拱桥上运行以及不同拱肋刚度、不同横撑数量、不同吊杆刚度的拱桥，根据振动感觉指标来评价该桥梁的舒适性，分析此三种因素对钢管混凝土拱桥上行人舒适性的影响，结果表明在仅考虑车辆荷载速度情况下，车辆运行速度越大拱桥上行人舒适性等级越低。随着拱肋刚度变小，拱桥上行人舒适性程度是随之降低的。横撑数量变多时，拱桥上行人舒适性是随之提高的，通过增加拱肋横撑数量调整桥梁结构的方式可以提高已建成拱桥的舒适性。但当横撑数目增加到一定程度后其对舒适性的影响会减小，即有一个最合适横撑数目。吊杆刚度增大时拱桥上行人舒适性是不断提高的。通过增加拱肋横撑数量调整桥梁结构，控制桥上车辆速度等方式提高了已建成拱桥上行人的舒适性。　　(3)通过有限元时程分析，对两种车型、两种行车道工况、两车不同间距的钢管混凝土拱桥模型运行模拟，根据振动感觉指标来评价该拱桥上行人的舒适性，通过分析对比得到振动感觉指标VG值随两车间距的增大先减小、后增大再减小的规律性变化，合理地控制两重载车的间距可以改善已建成拱桥上行人的舒适性。车辆在临近吊杆车道驶过拱桥时对桥上行人舒适性的影响小，将重载车辆规定在临近吊杆车道上行驶能够改善已建成拱桥上行人的舒适性。
作者：	孙虎
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	狄生奎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文