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原文传递连续波纹钢腹板PC组合箱梁桥车桥耦合空间振动响应研究

论文题名：	连续波纹钢腹板PC组合箱梁桥车桥耦合空间振动响应研究
关键词：	波纹钢腹板箱梁桥;车桥耦合;移动车辆荷载;空间振动响应;桥梁结构;冲击系数
摘要：	对于车-桥系统耦合振动的分析研究自始自终都是桥梁动力学科的炙热课题，以往的分析研究成果证实了，在行驶的汽车荷载下，桥梁发生的变形和内力将比相同静止不动荷载作用下的要大。在一般的情况下，虽然桥梁结构在车-桥耦合振动过程中不会发生整体失效破坏，但是桥梁在移动车辆下的局部振动会引发桥梁开裂、疲劳等破坏。近年来在我国，波纹钢腹板PC组合箱梁是兴起的桥梁型式，因此关于其车桥耦合振动的研究，还没形成系统的理论。所以对该类型桥的车桥耦合空间振动有必要研究。　　首先，本文推导建立波纹钢腹板PC组合箱梁桥与车辆的耦合作用的振动方程；然后，用离散模态叠加法和Newmark-β时域逐步计算法对耦合振动方程求解，采用Matlab语言编写该两种方法结合使用的求解程序；最后，分析了该连续箱梁在移动车辆荷载下的空间振动响应及其冲击系数与车辆移动速度、车辆间距、路面不平度、桥梁结构阻尼比等变化关系，同时将多车激励下桥的振动响应和冲击系数对比于单车作用下的结果。　　研究结果表明：在车辆荷载行驶于连续波纹钢腹板PC组合箱梁桥的最左边车道上时，桥梁任意跨的最大动位移并不是出现在车辆行驶于该跨的跨中，而是在该跨径的跨中位置附近；任意跨的动位移都绕着其静挠度上下波动，边跨的空间振动响应大于中跨的空间振动响应，该连续箱梁的空间振动响应由低阶振型为主，高阶振型对其影响不显著；该箱梁桥的任何一跨的竖向振动响应沿着横桥方向从上到下、从左到右逐渐减小，沿着纵桥方向先增大后减小，且在跨中位置附近出现最大值；该桥的任何一跨的横向振动响应沿着横截面从上到下有着减弱的趋势，从左到右有着中间小、两端大且相等的趋势，在纵桥方向与竖向振动有类似的变化规律；该箱梁桥的任何一跨的的纵向振动响应沿着横截面从上到下有着大致均匀的变形，跨中截面的纵向振动从左到右基本保持不变，在跨中以左截面的纵向振动有从左到右增大趋势，在跨中以右截面的纵向振动有从左到右减小趋势，在该桥的纵桥方向有着逐渐变小的趋势；箱梁桥竖向振动中最大动扰度并不是随着车辆个数的增加而出现线性变大的；箱梁桥的横向和纵向振动中最大动挠度和车辆的个数大致呈线性关系；各跨的最大动挠度随着车辆车速增大的变化是随机波动的；各跨跨中最大动位移随着速度差的增大而减小，但当速度差达到20m/s时，跨中最大动挠度却基本保持不变；桥梁结构阻尼比对该箱梁桥的竖向冲击系数影响比较明显，阻尼比越小，所对应的冲击系数越大，随着阻尼比增大，冲击系数却减小，但当结构阻尼增大到一定值时，冲击系数却基本保持不变；路面不平度是桥梁结构振动的主要影响因素之一，光滑路面下冲击系数随着车速增大的变化幅度不大，路面等级越差，冲击系数随着速度增加的变化幅度就越大；两个自振频率相近的车辆，其所对应的冲击系数随速度是随机波动的，总体上来看，在速度较小时，自振频率相近的两车对应的冲击系数差别较大，但当速度达到一定值后，冲击系数差别较小；冲击系数与车辆之间距离的关系是波动的；车辆载重的增加会导致冲击系数的提高，但提高的幅度较小，因此车辆的载重因素对冲击系数的影响不显著；两车工况下的冲击系数随着车速的增大是随机变化的，围绕着单车工况下的冲击系数与车速变化曲线上下波动，且比单车工况激励小。
作者：	应济鹏
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈水生;胡钊芳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文