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原文传递随机车流作用下弯梁桥爬移分析

论文题名：	随机车流作用下弯梁桥爬移分析
关键词：	弯梁桥;主梁爬移;车辆荷载;随机车流;板式橡胶支座;有限元分析
摘要：	弯梁桥曲线造型优美，能够跨越复杂的地形环境，满足车辆行车需求，是当今交通运输建设中不可或缺的一部分，但部分混凝土弯梁桥在长期的运营使用过程中出现了各种病害，爬移问题较为突出。主梁爬移将造成桥梁支座剪切破坏、墩柱及抗震挡块开裂等，甚至引发桥梁倾覆，严重威胁桥梁结构安全。弯桥爬移是多种荷载共同作用的结果，车辆过桥产生的时变径向力和变速产生的制动力是弯梁爬移的重要因素之一。为深入研究车辆荷载对弯梁桥的爬移影响，有效控制爬移病害，本文建立弯梁桥实体模型并考虑车辆荷载的时变性和随机性，分析基于CA微观交通流、重车车流和大件运输车三种车流作用下的弯桥响应，以期得到弯桥爬移规律，为弯桥建设和防爬移研究提供一定参考。本文主要的研究内容和相关结论如下：　　（1）建立圆形板式橡胶支座实体有限元模型和盆式橡胶支座弹簧模型，分析支座的剪切滑移特性。建立弯桥实体模型，并与单梁模型和梁格模型在不同工况下进行对比。结果表明：所建板式橡胶支座实体模型剪切刚度与理论剪切刚度误差仅为0.024％，盆式橡胶支座弹簧模型位移荷载滞回曲线符合双线性弹簧力学模型，弯桥模型截面竖向位移误差均小于0.1mm，支座反力误差均小于5%，验证了弯桥实体模型的有效性。　　（2）通过交通荷载调查数据，确定车类、车型比例、车质量等弯道随机车流参数，综合考虑车辆前、后悬长，确定元胞尺寸。分析车辆过弯速度特征，确定车过弯桥速度变化规律，制定车辆行进规则及换道规则。采用MATLAB编制生成随机车流，该车流可以较好的模拟实际车流。　　（3）将微观车流荷载等效作用于弯梁桥，分析不同密度车流对弯桥爬移影响。结果表明：弯梁桥截面横向位移最大值、平均值及同截面内外侧支座反力差值均随着车流密度的增大而增大；截面横向位移出现峰值的频率随着车流密度的增大而提高；稳定段车流对弯桥产生的横向位移平均值不及减速段车流对弯桥产生的横向位移平均值的55%，最大值不及减速段的65%，减速段车流对弯桥爬移影响较大。车辆在入桥之前应提前减速到较低的行驶速度，以保证弯桥正常运营。　　（4）重车是随机车流中引起弯桥爬移的主要车型。从车重、车速和车队车辆间距三个参数，分析重车对弯桥爬移影响。结果表明：车辆越重、车速越大，车队车辆间距越小，弯桥截面横向位移最大值和残余值越大，同截面内外侧支座反力差值越大。为控制弯桥爬移，应严格限制重车车重和车速，车辆行驶时应保持足够的车间距。　　（5）分析大件运输车对弯桥爬移影响。结果表明：大件车对弯桥爬移影响较小，未对截面产生残余位移，但因其重量较大，需重点关注支座的竖向破坏。
作者：	张荣
专业：	土木工程
导师：	刘焕举;徐莆
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河北工程大学
学位年度：	2023