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风-车辆-桥梁耦合振动分析研究
| 论文题名： | 风-车辆-桥梁耦合振动分析研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;风荷载作用;车桥耦合;振动响应 |
| 摘要： | 随着经济发展，跨越江河湖泊的桥梁朝着更大、更柔的方向发展。当侧向风作用于大跨度桥梁上时，桥梁会产生较大的振动，振动会对桥梁结构造成危害，同时，侧向风作用以及桥梁的振动会使桥面上运行的车辆产生一定的危险。本文围绕风、汽车车辆及桥梁三者间相互作用，采用MATALB、ANSYS等软件，模拟桥址区脉动风速时程及桥梁和车辆的气动力参数。并对三者的耦合系统响应进行分析。本文的主要工作如下： 首先，分别介绍了大跨度桥梁的发展，概述了风致桥梁的振动情况、风荷载作用下桥梁的气动力和车辆气动力的研究成果，然后总结了风荷载作用下的车桥耦合系统研究方法。其后介绍了公路桥梁和铁路桥梁的研究进展与不同，最后讨论耦合系统中桥梁的振动特点，从中引出了桥梁风振研究及耦合系统研究的意义和必要性。 其次，介绍了风场特性及风场简化理论及脉动风的基本特性，风的相关性等基本概念，并依据谐波叠加法等基本理论，编制MATLAB风速时程模拟程序，采用三次拉格朗日插值方法简化功率谱密度函数的分解，依据苏通大桥模型，通过编写程序得出桥址区的风速时程。 第三，介绍桥梁风工程的数值模拟理论；采用ICEM建立桥梁及车辆模型并划分网格，通过导入FLUENT软件，选用剪切压力传输k?ω模型进行计算；得出桥梁单体和车辆桥梁耦合状态下的气动力参数。讨论了不同风攻角对于桥梁和车辆气动参数的影响，车辆不同位置对桥梁气动参数的影响，以及车辆的气动参数随风向角的变化规律。 最后，将模拟所得风速转化为风荷载时程，基于APDL语言编制桥梁模型程序，分析桥梁的自振特性；将风荷载加载至桥梁模型，采用时域分析方法求解桥梁振动微分方程，得出侧向风和车辆作用下桥梁的振动响应；并分析风和车辆对于桥梁振动的影响。 结果表明：车辆的存在对于桥梁的气动力系数存在一定的影响，随着风攻角的改变，桥梁的气动力系数也存在着相应的变化。风向角的变化会对车辆的气动参数产生影响。风荷载主要影响大跨度桥梁的横向响应，而车辆荷载对桥梁的竖向响应影响较大。 |
| 作者： | 齐冠 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 苏波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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