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原文传递车桥耦合振动系统安全性与车辆舒适性分析

论文题名：	车桥耦合振动系统安全性与车辆舒适性分析
关键词：	公路桥梁;耦合振动系统;车辆舒适性;安全性分析;三角级数法
摘要：	当今，我国一些新型大跨度公路桥梁相继建成，车速逐渐提高，交通量不断增加，使得部分桥梁长期处于超负荷状态。针对新形势下出现的情况，研究大跨度公路桥梁车桥耦合振动系统安全性和车辆舒适性具有重要的理论和现实意义。　　本文在数值分析软件MATLAB平台上，运用三角级数法将桥面不平顺模拟为具有各态历经的平稳随机过程。根据有限元法建立大跨度公路斜拉桥三维分析模型，将车辆模拟为9个自由度的集中质量-弹簧-阻尼体系，把车辆和桥梁结构看成相互作用的两个子系统，分别建立两者的振动微分方程，通过位移协调和力的平衡条件形成车桥系统的耦合振动微分方程。采用Newmark-β法，利用有限元分析软件ANYSYS编写了迭代计算的APDL(参数化设计语言)命令流，分析了主跨为550m的福建长门大跨度公路斜拉桥的车桥耦合振动系统安全性和车辆舒适性。得出以下结论: 　　 1.随着桥面不平顺状况的恶化，主跨跨中钢箱梁截面应力峰值和主跨最外侧拉索应力峰值增大;车辆侧倾安全系数逐渐降低;车辆加权振动加速度均方根值逐渐增大。　　 2.随着车速的增加，主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、剪应力峰值增大，轴向应力峰值出现较小波动，主跨最外侧拉索应力峰值总体上成增大趋势;车辆侧倾安全系数逐渐降低;车辆加权振动加速度均方根值逐渐增大。　　 3.随着车重的增加，主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、轴向应力峰值、剪应力峰值以及主跨最外侧拉索应力峰值都逐渐增大;车辆侧倾安全系数先增大后小幅下降;车辆加权振动加速度均方根值逐渐减小。　　 4.主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力、轴向应力峰值随着悬架刚度的增大而增加，剪应力峰值先略有减小，后又小幅增加，主跨最外侧拉索应力峰值先降低，后又略有增大;车辆侧倾安全系数先略有增大后又缓慢小幅下降;车辆加权振动加速度均方根值逐渐增大。　　 5.主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、轴向应力峰值、剪应力峰值以及主跨最外侧拉索应力峰值均随着车辆轮胎刚度的增加而增大;车辆侧倾安全系数逐渐减小;车辆加权振动加速度均方根值逐渐增大。　　 6.随着车辆轮胎阻尼的增加，主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、剪应力峰值均缓慢增加，轴向应力峰值只出现微小波动，主跨最外侧拉索应力峰值逐渐增加;车辆侧倾安全系数逐渐增大;车辆加权振动加速度均方根值逐渐减小。　　 7.随着车队相对于桥梁中心线的偏移量增加，主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值逐渐增大，而轴向应力峰值只出现小幅波动，剪应力峰值略有减小;主跨最外侧拉索应力峰值逐渐增大;车辆侧倾安全系数和加权振动加速度均方根值均无明显变化。　　 8.随着车距的增加，主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、轴向应力峰值、剪应力峰值及拉索应力峰值都大幅减小;车辆侧倾安全系数和加权振动加速度均方根值均无明显变化。　　 9.主跨跨中钢箱梁截面弯曲应力峰值、轴向应力峰值、剪应力峰值及拉索应力峰值都随着车队的增多而逐渐增大;车辆侧倾安全系数和加权振动加速度均方根值均无明显变化。　　本文从实用的角度出发，系统地研究了多种车辆与桥梁参数对车桥耦合振动系统安全性和车辆舒适性的影响。以长门大桥为例，对车桥耦合振动系统安全性和车辆舒适性进行了分析，得出一些有价值的结论。研究成果可为进一步研究公路车桥耦合振动系统安全性和车辆舒适性提供借鉴，为桥梁结构设计提供参考。
作者：	李武生
专业：	道路与铁道工程
导师：	王贵春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文