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大跨径钢管混凝土拱桥在随机车流下的动力响应
| 论文题名： | 大跨径钢管混凝土拱桥在随机车流下的动力响应 |
| 关键词： | 钢管混凝土;拱桥设计;随机车流;车桥耦合;动力响应;桥梁形式;振动响应 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥是一种新型的桥梁形式，由于其自身优点与我国桥梁建设的实际情况相符合，在我国得到了广泛的应用和迅速发展，其跨度也在不断增大。近年来我国交通量增长迅速，车辆数目不断增加，车辆轴重也不断加大，使得运营阶段钢管混凝土拱桥在随机车辆荷载作用下的振动响应问题变得较为突出。本文将现阶段的确定性车流下车-桥系统空间耦合振动分析发展完善为随机性车流下的车-桥系统空间耦合振动分析，建立了随机车流下的车一桥系统空间耦合振动分析框架，编制了相应的分析模块VB(Vehicle-Bridge system analysis)，并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System)，研究了随机车流下钢管混凝土拱桥关键部位的动力响应及位移、内力冲击系数。 首先在交通量调查的基础上，获得了车型、车重、车距和车速的基本数据并进行了统计分析。采用Monte-Carlo方法运用MATLAB程序语言以及统计工具箱编写了随机车流模拟程序RTF(Random Traffic Flow)，程序中首次全面引入车型、车重、车距和车速四个参数。 然后介绍了课题组自行开发的动力分析程序BDANS及车一桥耦合振动分析模块VB的编制原理，采用弹簧质量系统匀速通过简支梁和下白石公路大桥动载试验对程序的可靠性与有效性进行了验证；并以下白石公路大桥为例，运用所编制程序详细研究了车辆悬挂系统、桥梁阻尼比、有障碍行车垫块的高度及位置对桥梁响应和冲击系数的影响。计算表明：车辆弹簧元件刚度系数和阻尼器阻尼系数在有障碍行车时对挠度和弯矩的影响很大，而在无障碍行车时影响很小；桥梁阻尼比的变化对位移和弯矩以及冲击系数的影响较小；垫块高度的增大，内力和位移振动的峰值和冲击系数也随之增大，而桥梁振动频率的变化很小。 最后以大西湖钢管混凝土大桥为背景研究了随机车流样本、路面粗糙度、双向行驶对钢管混凝土拱桥动力响应的影响。计算表明，由于随机车流样本的随机性很强，拱肋、桥面板的位移和内力值以及冲击系数的波动非常明显；随着桥面平整度的变坏，拱肋、吊杆内力增大的很明显；双向行车状态下，拱肋的轴力增幅比较明显，吊杆力相对增幅的较小，但冲击系数变化不大。并计算了一天12时段内钢管混凝土拱桥的响应，采用外推法得出了一天中的极大值，作为钢管混凝土拱桥设计与运营维护的依据。 |
| 作者： | 石光 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 黄平明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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