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城市道路随机车辆振动荷载谱研究
| 论文题名： | 城市道路随机车辆振动荷载谱研究 |
| 关键词： | 城市道路;车辆荷载;反应谱;高斯混合模型;概率密度函数 |
| 摘要： | 随着城市地下空间的大量开发，车辆荷载所引起的地下空间的振动问题备受关注。车辆荷载作为市政道路的基本可变荷载之一，目前我国对市政道路车辆荷载谱的研究较少，并没有形成公认的车辆荷载谱。因此对市政道路车辆荷载谱的研究，具有重要的科学意义和工程应用价值。 本文以广州市番禺区三处不同市政道路为研究对象，实地调查统计了车流量，并在夜间车辆较少时段测试了4种主流单一车型在不同时速时引起的路面振动。运用MATLAB计算软件，通过理论分析、数值模拟的方法，模拟得到可以真实反映市政道路实际车流量情况的随机车辆振动荷载谱。并运用ANSYS有限元软件，建立了简化的地下空间上方钢弹簧浮置板结构模型，计算了结构的最大位移响应。主要的研究方法和结果如下： （1）为了分析实际车流量的统计特性，从统计学角度出发，将采集到的车流量数据按照小汽车、小货车、大货车、公交车4种主流车型进行分类统计，分析样本的统计特性，建立了高斯混合数学模型来模拟混合车流量，得到了该高斯混合模型的概率密度函数。 （2）为了模拟4种主流单一车型的车辆振动荷载谱，以实测的4种主流单一车型在不同时速时路面的振动加速度时程为研究对象，利用反应谱精确算法理论，通过MATLAB软件编程，得到每一种单一车型车辆荷载的反应谱。将得到的反应谱作为目标反应谱，根据三角级数叠加法理论，通过MATLAB软件编程，模拟得到符合目标反应谱的每一种单一车型的车辆荷载时程。通过比较计算反应谱与目标反应谱，可以发现本文的模拟方法可行，模拟的数据准确度较高，为模拟随机车辆振动荷载谱提供良好的数据支撑。 （3）为了模拟随机车辆振动荷载谱，根据车流量的高斯混合模型的概率密度函数，生成符合该统计特性的混合车流量时间序列，基于波形叠加理论根据混合车流量的时间序列将单一车型的车载荷载时程进行组合，得到了随机车辆振动荷载谱。 （4）借助ANSYS有限元分析软件，建立了简化的有限元模型，进行模态分析，得到结构的前10阶模态，将随机混合车流的车辆荷载谱加载在结构上进行反应谱分析，得到了浮置板和框架结构的最大位移。 |
| 作者： | 王宇鹏 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邹锦华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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