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原文传递大跨度悬索桥局部构件的冲击系数研究

论文题名：	大跨度悬索桥局部构件的冲击系数研究
关键词：	悬索桥;局部构件;车桥耦合振动;冲击系数
摘要：	悬索桥跨越能力卓越，在现代交通工程中发挥着重要作用，随着交通量的日益增长，车桥相互作用的问题引发关注。冲击系数作为车桥动力作用的综合反映指标，现行规范取值主要针对中小跨径桥梁，大跨径桥梁振动频率低且各构件振动响应不同，对悬索桥更应关注局部构件的冲击系数，研究构件冲击系数的影响因素及合理取值对桥梁构件设计和合理安全储备有重要的价值和意义。本文基于车桥耦合振动分析方法，分别对公路、轨道专用及公轨两用悬索桥的局部构件冲击系数进行了研究，主要内容及结论如下：　　（1）介绍各国冲击系数的相关规范及取值方式，引入路面不平整度和轨道不平顺，建立桥梁振动分析模型和车辆动力分析模型，搭建车桥耦合分析框架。　　（2）以公路悬索桥为研究对象，通过对比不同车流模式下的桥梁响应，明确评估冲击系数所需的车流模式。采用确定车流开展耦合分析得到各构件冲击系数，研究车速、路面不平整度、加载方式和阻尼比对冲击系数的影响，对多因素组合后的冲击系数结果通过统计和回归分析得到建议值和建议公式。研究表明：相对于随机车流，基于车道荷载等效的确定车流的冲击系数更具指导意义；特定速度区间内多数构件的冲击系数随速度增大递增；路面不平整度等级越高时吊杆和斜杆的冲击系数增幅明显；加载车道对冲击系数无明显影响；阻尼比增大时构件冲击系数减小；统计和回归分析分别得到的构件冲击系数建议值大多小于国外规范取值、大于国内规范取值，其中，回归分析建议值兼具安全性和经济性。　　（3）以轨道专用悬索桥为研究对象，计算列车不同运营状态的桥梁响应，研究车速、列车编组、加载方式和行车方向对构件冲击系数的影响，对多因素组合的冲击系数结果通过统计和回归分析得到建议值和建议公式。研究表明：车速越大，加劲梁冲击系数越大，吊杆越短，冲击系数随车速增幅越缓；吊杆冲击系数随编组数增多而增大，主缆与吊杆规律相反；列车满载状态下的冲击系数大于空载状态时结果；轨道不平顺对冲击系数影响较小；多数构件单向行驶状态的冲击系数大于对向行驶；相对于统计分析结果，回归分析的建议值与国内铁路规范取值差别小，与日本规范取值适配性好。　　（4）以公轨两用悬索桥为研究对象，比较各类车辆单独和共同作用下的桥梁响应，研究相同车速、不同车速、路面不平整度、行车方式和阻尼比对构件冲击系数的影响，开展统计和回归分析得到冲击系数建议值和建议公式。研究表明：冲击系数应基于汽车和列车共同作用状态开展计算；构件冲击系数与车速并非单调关系，汽车与列车的速度差达到20km/h时冲击系数变化明显；构件冲击系数基本随路面不平度等级提高而增大；下层车道单侧偏载对各构件冲击系数影响显著；阻尼比能控制多数构件的振动效应；统计和回归分析中多数构件的建议值小于国外规范取值、大于国内规范取值，回归分析建议值更具适用性。
作者：	王福鑫
专业：	建筑与土木工程
导师：	孙测世
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022