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公路桥梁车-桥-支座耦合动力响应分析及智能支座研发
| 论文题名： | 公路桥梁车-桥-支座耦合动力响应分析及智能支座研发 |
| 关键词： | 桥梁工程;车桥耦合;劲性骨架拱桥;数值模拟;动力响应;冲击系数;智能支座 |
| 摘要： | 随着我国交通事业的飞速发展，公路桥梁建设朝着更大跨径和更轻盈方向发展，且桥梁上行驶的车辆的数量、载重、车速不断增大，车辆荷载对桥梁的冲击作用越来越大且复杂，因此开展研究公路桥梁车桥耦合动力响应问题，对保证公路桥梁特别是大跨度桥梁运营期的安全性和耐久性具有十分重要的意义。桥梁支座作为桥梁的重要传力构件，当车辆在桥梁上行驶引发桥梁振动会导致支座效应出现动态变化，研发一种可以准确测量计算支座的动力冲击系数，且可以实时、长期监测桥梁动力响应的智能支座具有重大的工程应用价值。 本文以30m简支梁和某400m跨径劲性骨架拱桥为工程背景，进行了车-桥-支座耦合动力响应计算分析，并研发了2种可以实时、长期监测支座动力冲击系数变化的智能支座。主要研究内容包括： （1）把实际中的车辆简化为9个自由度的三轴空间车辆模型并推导了整车运动微分方程、桥梁结构振动方程和支座振动方程，最后通过位移协调关系和力的平衡关系把车辆、桥梁和支座3个子系统进行耦合建立了车-桥-支座耦合系统模型。 （2）以30m简支箱梁为例介绍了基于ANSYS的车桥耦合振动分析流程，并引入了动力冲击系数表达式对车桥耦合动力响应进行评估。模拟分析了桥面不平整度、车辆行驶速度、支座刚度和阻尼对30m简支箱梁车桥耦合振动的影响，验证了本文所采用方法的可行性。 （3）以全长755m的公路桥梁，主跨为400m的某大跨度劲性骨架拱桥为例进行车桥耦合动力响应分析，研究了车速、桥面不平整度、不同排数车队、支座刚度和阻尼对大跨度拱桥车桥耦合动力响应的影响，计算分析了拱圈控制位置处的节点挠度、节点加速度和拱圈轴力的时程变化曲线，计算分析了引桥跨中、拱上连续梁跨中的位移和加速度时程变化曲线，以及计算分析了拱上支座和边支座的竖向反力时程变化曲线，并得到了各位置处相应的动力冲击系数，得到了以上各因素对大跨度拱桥车桥耦合动力响应的影响规律。 （4）设计研发了2种新型的测力支座，包括了基于变送器的测力盆式支座和基于点焊应变片的测力盆式支座，其中重点介绍了支座设计、传感器布设、支座静力标定试验、支座转角试验和温度补偿试验，最后开发了桥梁支座力值与冲击系数监测系统软件，研发成果可应用于桥梁智能监测领域。 |
| 作者： | 宁锋 |
| 专业： | 工程(建筑与土木工程) |
| 导师： | 邓年春;韩玉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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