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基于Matlab的下承式钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数研究
| 论文题名： | 基于Matlab的下承式钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数研究 |
| 关键词： | 下承式钢管混凝土系杆拱桥;冲击系数;MATLAB语言;力学性能 |
| 摘要： | 钢管混凝土以其优良特性在大跨度结构中得到广泛应用，国内外许多学者对其进行了大量的理论探索和试验研究。钢管混凝土在桥梁上的应用，解决了拱桥在高强度材料和施工技术方面的两大难题，使得拱桥结构更加轻巧，给拱桥的发展注入了新的活力。但是，由于现行的设计规范对钢管混凝土的冲击性能未能给出专门的规定，这样在桥梁的设计过程中仍采用公路桥规、按基频给定的冲击系数，这是否合适，需进一步研究确定。本文针对这些问题展开了钢管混凝土系杆拱桥的车桥耦合振动响应及冲击系数方面的研究。 本文首先推导了目前研究公路桥梁车桥耦合振动响应的几种常用车辆模型；将桥面不平度视为符合一定路面功率谱密度函数的静态随机过程，利用三角级数叠加法和快速傅立叶逆变换法模拟了A、B、C级路面不平顺。 以泰兴滨江大桥为例，根据下承式钢管混凝土系杆拱桥的结构特点，采用大型通用有限元软件ANSYS对该桥进行有限元离散。采用梁单元beam4模拟钢管混凝土拱肋（内部混凝土及外部钢管）、系杆及横梁等构件，用杆单元link8模拟吊杆，用壳单元shell63模拟桥面铺装层，用实体单元solid45模拟桥面系的预制空心板部分，建立了系杆拱桥的空间计算的有限元模型，进行模态分析，得到各阶自振频率及振型。建立四分之一车辆模型作用下的拱桥车桥耦合振动模型，并利用MATLAB语言编制程序，分析了移动车辆荷载作用下下承式钢管混凝土系杆拱桥的响应，系统地得到了该桥在不同车速，不同车道，不同阻尼，不同路况的振动响应等力学性能。 根据数值模拟计算的钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数，分析了影响系杆拱桥冲击系数的多种因素；通过与各国规范和学者对钢管混凝土拱桥的冲击系数研究的对比，确定了目前我国公路桥梁设计规范对冲击系数规定的可行性。本文所得出的主要结论和有关研究成果可为大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计时的冲击系数取值，研究车辆对系杆拱桥的冲击性能和后期桥梁养护确定荷载效应分析提供参考。 |
| 作者： | 陈灏 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈水生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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