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超速超载车桥耦合振动对简支梁桥损伤研究
| 论文题名： | 超速超载车桥耦合振动对简支梁桥损伤研究 |
| 关键词： | 桥梁振动;车辆荷载;超速超载现象;简支梁桥;损伤机理 |
| 摘要： | 车辆通过桥梁引发桥梁振动，桥梁振动反过来对车辆产生激励，从而影响车辆的安全性与舒适性。移动的车辆荷载引发的振动会使桥梁变形过大，产生安全隐患。受经济利益驱动和安全意识淡薄，超速超载现象屡见不鲜。超速超载车辆使得桥梁超负荷承载，更加剧了桥梁损伤的发展，甚至引起桥梁垮塌等严重事故。本文通过研究车桥耦合振动来分析超速超载车辆对公路桥梁动力响应的影响和超速超载车辆对桥梁损伤的影响，主要研究内容如下： (1)建立车桥耦合振动方程，车辆采用两自由度半车模型，简支梁桥采用欧拉梁单元，运用直接积分Newmark-β法进行迭代求解和振型分解法解出稳态解，并运用MATLAB编程求解车桥耦合振动对简支梁桥的动力响应； (2)选用一座城市道路简支梁桥，其限载20t，限速60km/h，分析对比超载车辆及超速车辆对该简支梁桥动力响应的影响。结果表明，桥梁在超载车辆作用下，跨中挠度随着载重增加而增大，增大幅度与载重增加值相仿。超速车辆对桥梁挠度影响不成线性关系，而是在某一车速达到最大，这时车辆与桥梁达到共振。超载对桥梁影响较大，而超速现象加剧了这一因素发展； (3)桥梁损伤使得位移模态发生改变，但位移模态对损伤并不敏感。本文研究讨论了位移模态与曲率模态之间的关系，运用差分法可通过位移模态求解曲率模态。运用刚度下降来模拟桥梁损伤，并对比固有频率、位移模态、位移模态差、曲率模态、曲率模态差对损伤的判定结果。结果表明，固有频率对损伤判定既能定性也能定量，但不能判定损伤位置，曲率模态差对小损伤大损伤都比较敏感，在工程中可运用该方法对早期损伤进行判别； (4)研究超速超载车辆对桥梁损伤的影响。运用差分法求出桥梁在超速超载作用下的曲率，结果表明，超载车辆对损伤桥梁的影响随着载重量增加而增长，超速车辆对损伤桥梁的影响与对无损伤桥梁影响结果相仿。 |
| 作者： | 李建男 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 谭红霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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