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移动车辆作用下桥梁的动力响应分析
| 论文题名： | 移动车辆作用下桥梁的动力响应分析 |
| 关键词： | 桥梁设计;移动载荷;结构动力学;动力响应;质量效应;有限元法 |
| 摘要： | 桥梁在移动车辆作用下的动力响应一直是桥梁设计需要关注的重要问题。但是，现有研究大多将移动车辆作用下的桥梁直接简化为移动载荷作用下梁的振动问题，当车辆的质量与桥梁的质量相比不可忽略时，不考虑移动车辆的质量将会使计算出的桥梁响应产生较大的误差。因此，本文计入移动车辆的质量，将桥梁在移动车辆作用下的动力响应问题转化为在移动载荷和移动质量共同作用下的梁的振动问题。 在前人理论研究的基础之上，针对桥梁在移动车辆作用下考虑质量效应与不考虑质量效应时的动力响应问题，做了如下工作： ①概述了桥梁在移动车辆下的动力响应问题的研究历史和现状，并对主要的理论方法作了梳理和总结。在此基础上，详细介绍了针对桥梁在多个移动车辆作用下的动力响应问题的研究方法，并提出了本文的研究思路和方法。 ②将用有限元法与杜哈梅积分法联合求解移动载荷作用下的桥梁响应的方法，推广到考虑移动车辆质量效应的情况（文中称为新解法）。由于质量效应会引起方程耦联，将桥梁划分为若干个有限单元，求出单元上的连续模态，然后用杜哈梅积分方法在时间域上积分，求出结构的模态坐标响应，再通过模态叠加法得到整个桥梁的动力响应。 ③针对单个及多个移动车辆作用，通过数值算例分析了简支梁桥、复杂钢桁架桥梁的响应。每种算例分别将有限元算法结果和文中的新解法结果作了对比，验证了新方法的正确性。并通过对考虑车辆质量效应和不考虑车辆质量效应的响应结果的对比，分析了考虑质量效应因素的重要性。 ④对影响桥梁跨中响应的其它因素：如车辆速度、车桥质量比以及车辆间距离做了分析。分析结果表明，论文提出的新解法完全能够满足精确要求，且计算效率高于Newmark-β法，对不考虑质量效应和考虑质量效应的结构动力学问题均适用。研究还发现，当单个载荷作用于桥梁时，随着载荷移动速度增大，梁跨中的最大位移值变大，尤其对跨中加速度的影响更明显；且当单个车辆质量与桥梁质量比小于0.3时，可以忽略质量效应的影响；当桥梁承受多个荷载时，载荷间距对跨中最大位移的影响不大，但对跨中加速度的影响很大。 |
| 作者： | 路登峰 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 蹇开林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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