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原文传递大跨连续桥车桥耦合振动响应分析

论文题名：	大跨连续桥车桥耦合振动响应分析
关键词：	大跨连续梁桥;车桥耦合振动;动力响应;仿真技术;非线性动力
摘要：	当汽车经过大桥上时，将产生对桥梁的巨大振动，从而引起结构的变化与应力的增大，更严重的时候还将造成对大桥构件的破坏，所以探讨车辆荷载造成的大桥构造振动影响，对于提高大桥设计的安全运营具有非常重大的作用。　　车-桥的耦合振动等问题一般不会直接地造成对桥梁构件整体的损伤，但由于长期行驶的高速汽车对通过的桥梁结构所产生强烈的机械震动将会直接加速使桥梁结构所产生的疲劳、老化、断裂变形等的各种问题，在很大的程度上直接降低到了整个桥梁结构的正常使用寿命，从而也大大地提高到了整个桥梁结构正常运行维护保养的费用。因此，系统全面的分析研究了大跨度混凝土连续箱梁桥与车桥的耦合振动问题，将会帮助到人们更好更快的设计完善公路大桥建筑结构的设计、规范汽车的荷载、控制行驶车辆速度变化等问题，有效改善公路桥梁使用寿命，对分析大跨度的连续梁式桥动态响应与公路大桥结构优化设计等，也将有着十分积极重要的科学理论价值与工程意义。　　本文以洪圣里大桥为工程背景，对其在移动车辆荷载作用下的桥梁截面的动力响应进行仿真研究与计算。主要研究内容包括: 　　(1)本文基于研究现代复杂汽车动力学问题的相关力学原理，建立起了二自由度单轴汽车模型、四自由度双轴整车平面模型和与五轴的拖挂式车空间模型，由此又可推导引出基于上述的各种复杂车辆模型的汽车动力学方程组，利用了汽车轮毂构造和汽车路面构造中的汽车轴向的几何受力和与竖向几何受力点间存在的力学相平衡关系的力学条件，引出研究了汽车桥梁结构的机械耦合力作用方程和汽车振动微分方程。为车桥耦合振动系统的振动特性与振动响应分析的研究工作提供基础。　　(2)本文以洪圣里大桥为背景，建立三维有限元模型，提取桥梁各模态信息，采用有限元非线性理论的方法对大跨连续梁桥桥梁结构进行静力分析，并对此桥的结构动力特性进行分析。　　(3)研究车辆对连续梁桥典型截面，在汽车通过时的振动响应。研究了汽车加载位置、汽车行驶速度、车重、桥面平顺情况与桥梁的阻尼系数等参数对大跨连续梁桥典型截面的振动响应影响。　　(4)在传统的单车辆车桥动力学耦合的非线性分析模型理论成果的研究基础上进一步深入、扩展，建立起了这样一个较为全新系统的多台车辆车桥动力学耦合的非线性动力学分析理论模型，用以分析研究车辆在连续多台车工作情况条件下的动力学状态变化及车辆对桥梁荷载的耦合动力学耦合反应现象。在仅考虑车辆在同一车道匀速行驶的情况下，综合考虑不同机动车数量、汽车间距离、汽车行驶速度对桥梁动力响应值的变化情况，从而确定不同工况下匀速行驶中最恶劣的行驶工况。
作者：	孙强
专业：	土木水利
导师：	李海涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽理工大学
学位年度：	2022