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城市高架桥模态识别与行车舒适度研究
| 论文题名： | 城市高架桥模态识别与行车舒适度研究 |
| 关键词： | 城市高架桥;车辆荷载;弯扭耦合作用;堵车工况;模态识别;行车舒适度 |
| 摘要： | 随着经济的繁荣和社会的发展，城市规模的不断扩大以及人口的增多导致公路运输常处于繁忙的工作状态。城市高架桥充分利用了原有道路的上方空间，展现立体化交通能力，提高了道路服务水平；随其数量的不断增多高架逐渐成为城市交通运力的中流砥柱。增大桥面宽度是一个解决日益增长的交通压力的有效策略，也是高架桥的一个发展趋势，即宽幅高架桥。与普通梁式桥相比，宽幅高架桥是大宽跨比桥梁结构，其模态中必然包含弯扭耦合模态，这给模态识别方法带来新的挑战；从受力的角度考虑，桥宽的增大也使得桥梁的空间效应更加明显，车辆荷载的弯扭耦合作用更加突出，由此可能产生行车舒适度问题。对于当前的城市交通状况，私家车的暴增给本已接近红线的交通总量雪上加霜，尤其是在大中城市出行高峰时段，交通堵塞时常发生。当高架桥上发生单侧堵车工况时，通行一侧的车辆很可能会对拥堵一侧的等候车辆造成影响，致使车上乘客产生不舒适感。 由此，本文以某宽幅高架桥为研究对象具体开展了以下工作： （1）研究了两种基于环境激励的模态识别方法——峰值拾取法和随机子空间法，自编程序实现算法并进行验证。采用以上两种方法对某宽幅高架桥进行模态识别，确定结构参数。同时建立该宽幅高架桥的有限元模型，通过理论模态分析与测试识别结果的对比，从频率和振型两方面验证了该桥梁模型的模拟精度。 （2）根据人体坐姿舒适度评价的要求，本文建立了考虑人-椅结构的车辆简化模型并推导其运动方程。采用分离迭代的求解策略，利用基于ANSYS有限元分析软件和FORTRAN语言编写的求解程序进行动力响应求解。通过汽车平顺性试验与数值模拟计算结果的对比分析，验证了所建立的车桥耦合系统在行车舒适度方面的研究是有效可行的。 （3）确定车辆乘坐舒适度评价方法及指标，针对高架桥堵车工况建立加载车队模型和堵车车队模型。采用验证过的车-桥求解系统，分工况讨论了行车参数（车道、车速和行车间距）和车辆结构参数（阻尼、刚度和车重）等因素对高架桥单侧堵车工况下等候车辆乘坐舒适度的影响。 |
| 作者： | 张超 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 谢伟平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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