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考虑桥面板劣化的重车-桥梁耦合振动分析
| 论文题名： | 考虑桥面板劣化的重车-桥梁耦合振动分析 |
| 关键词： | 桥梁工程;振动特性;车桥耦合作用;桥面板劣化;不平顺系数;左右轮相干性 |
| 摘要： | 随着我国经济的迅速发展，重载车辆日益增多，造成桥梁频繁出现坍塌的情况。车辆在桥梁上行驶时，会迫使桥梁发生振动，桥梁的振动又会影响车辆的振动，导致车辆各项性能降低。同时，随着桥梁使用年限的增长，桥面板会出现各种劣化现象，使得车桥耦合问题愈为突出。为了保证桥梁具有足够的安全性、耐久性以及车辆行驶的舒适性与稳定性，有必要对车桥耦合振动分析做进一步的研究。 本文首先建立了基于WIM实测数据的重车车辆模型，以及桥梁ANSYS有限元模型，将其作为两个子系统推导了车桥耦合运动方程，利用Newmark法进行耦合求解；其次推导了桥面板材料的劣化系数-材料特性参数-不平顺系数三者之间的关系，确定了不平顺系数的取值；最后以路面不平顺作为车桥耦合振动的外部激励，考虑车辆左右轮相关性的影响，分析了多种情况对桥面板劣化桥梁的动力响应。本文主要研究内容与结论如下： 1）利用三角级数法模拟中国标准规范与国际标准规范两种规范的桥面不平顺样本，结果发现：在国际标准规范ISO8608下模拟得到的桥面不平顺数值总体偏大且振幅更大； 2）在桥面板材料劣化条件下，通过提取车轮顶部竖向位移，建立劣化系数-材料特性参数-不平顺系数三者之间的关系；随后以六轴重车为算例，验证了所建立关系的正确性；最后通过对比实际不平顺系数与模拟不平顺系数，确定了不平顺系数的取值； 3）分析了车轴数、车速、车道及左右轮相干性等参数对桥面板材料劣化桥梁跨中位移的影响，结果发现：车辆长度较长且轴数较多时，车辆质量分布均匀会使桥梁产生的动力响应较小；车速与桥梁跨中位移响应之间存在一定的极限或临界车速，使桥梁跨中引起最大位移；受车辆荷载的偏心作用，车辆在第一车道行驶时的桥梁跨中位移比第二车道的跨中位移大；考虑左右轮相干时引起的桥梁跨中位移更大；随着桥面等级的降低，桥梁跨中响应变大且波动幅度增大； 4）考虑桥面板裂缝对桥梁跨中位移的影响，结果表明：裂缝宽度较小时，由于裂缝会发生闭合，故对桥梁产生的响应小；随着裂缝条数增加，桥梁跨中响应变大；裂缝在跨中附近分布均匀比在跨中附近分布集中时引起的桥梁响应大。 |
| 作者： | 雷文康 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘浪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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