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车桥耦合振动对双层钢桁桥的冲击作用研究
| 论文题名： | 车桥耦合振动对双层钢桁桥的冲击作用研究 |
| 关键词： | 冲击作用;双层钢桁桥;车桥耦合;Newmark-β法;局部振动;车辆荷载 |
| 摘要： | 车辆荷载是桥梁结构所要承担的重要荷载，尤其对于钢桥来说，在桥梁设计时活载在设计荷载中所占的比重较大，车辆荷载就成了钢桥设计的一个重要控制因素，车桥耦合作用产生的效应也更为突出。桥梁设计阶段一般用“冲击系数”将动荷载等效处理成静荷载，来近似计算移动荷载作用下桥梁结构的动力响应值，所以研究车桥耦合振动的主要问题就是结构的“冲击系数”。 尽管车辆振动一般不会导致桥梁发生整体失稳破坏，却常常引发桥梁局部产生振动，因而更易使构件产生如老化和疲劳等问题。双层钢桁桥的空间性强，受力复杂，由于上下两层都有车辆荷载，使得结构各杆件的动力耦合效应更为明显。本文主要研究了车桥耦合振动对双层钢桁桥的冲击作用。 本文用虚功原理推导了不同车辆模型振动方程，采用Newmark-β法编写了Matlab计算程序对车辆振动方程进行求解，采用结构分析软件Ansys求解桥梁结构的动力响应，并用位移联系方程和车桥相互作用力方程将车桥梁系统联立起来，实现了车桥耦合振动的数值求解。通过算例分析与参考文献对比，验证了该计算方法的可靠性。 本文研究了车桥耦合振动对双层钢桁桥的冲击作用，通过对路面不平度、桥梁阻尼和车辆速度等参数的对比研究表明：(1)路面不平度是车桥耦合振动的一个重要影响因素，随着路面状况变得很差时车辆振动将更为强烈，对桥梁的整体和局部都会产生更大的冲击作用；(2)较高的桥梁阻尼下，双层钢桁桥各杆件在车辆荷载作用下的位移、转角和轴力响应都明显降低；(3)车辆速度和双层钢桁桥的动力放大系数之间并没有非常规律性的函数关系；(4)双层钢桁桥单层加载模式不同时，桥梁整体的动力响应改变不大，但是其局部动力响应的影响则是比较明显的。通过数据分析发现双层钢桁桥不同部位的动力放大系数及其对参数的敏感程度均不相同，在进行桥梁局部设计时应以局部动力放大系数来描述车辆的冲击作用。 |
| 作者： | 米静 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘永健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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