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大跨度桥梁风振和车辆振动响应及其疲劳性能研究
| 论文题名： | 大跨度桥梁风振和车辆振动响应及其疲劳性能研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;风振响应;车辆振动;时域抖振分析;疲劳可靠度 |
| 摘要： | 大跨度桥梁主要承受三种荷载作用，即恒载、车辆荷载和风荷载，其中，车辆荷载和风荷载作用下的钢主梁车辆振动和风振响应及其疲劳性能，一直是国内外研究的热点问题。 本文以风-桥相互作用、车-桥相互作用和车-桥-风相互作用为主线，以钢主梁的振动响应、疲劳性能和疲劳可靠度为主要研究对象，并以上海长江大桥斜拉桥和舟山两堠门悬索桥为工程背景进行了下列研究。 1.完成了三维脉动风场模拟、风荷载处理和气动参数试验，并改进自激力分析模型，实现了大跨度桥梁抖振时域分析，分析表明由于上海长江大桥为独柱塔，桥塔在侧风作用下会产生侧向弯曲变形，并通过斜拉索引起主梁扭转位移。 2.将谐波合成法引入路面不平整模拟中，提出了基于车轮与桥面耦合关系变换的车桥系统振动耦合求解方法，使车桥相互作用的求解更加简便和实用，开发了车桥系统耦合振动系统分析程序，进行了两堠门大桥在移动力和模型车作用下的全桥弹性模型试验，证明了方法和程序的正确性和可靠性。 3.将车、桥、风三者作为一个相互作用的系统，建立了较为精确的车-桥-风相互作用分析模型，改进了主梁和车辆上风荷载处理方法，开发了车-桥-风相互作用分析软件。分析表明钢主梁在风荷载和车辆荷载共同作用下的位移响应可以足够精确地采用车-桥响应和风-桥响应的叠加来计算。 4.在风荷载方面采用气象站实测风速风向联合分布和现场连续观测的日风速分布，在桥梁结构计算模型上采用等效壳单元动力子结构模型和精细化子结构模型进行了正交异性桥面板在车载、车风作用下疲劳分析。抖振疲劳分析表明，关键构件的疲劳寿命在采用日风速分布时，其值(708年)远大于采用气象站风速分布的结果(285年)；在预测疲劳车辆作用下，集装箱车引起的疲劳损伤占总损伤的80％以上。 5.提出了蒙特卡岁法与应力块相结合的可靠性分析技术，从基本变量的计算和分布分析开始，逐阶段抽样和拟合变量的分布，最终实现了在风载、车载作用下的钢主梁疲劳可靠性分析，表明车风共同作用下各关键位置的疲劳欠效概率明显大于仅车载作用下的疲劳失效概率。 |
| 作者： | 周立 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 葛耀君 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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