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风及车辆荷载作用下大跨度悬索桥的动力响应分析
| 论文题名： | 风及车辆荷载作用下大跨度悬索桥的动力响应分析 |
| 关键词： | 大跨度悬索桥;荷载作用;动力响应;初始振动;三维有限元模型 |
| 摘要： | 大跨度悬索桥由于其刚度较小，在风、车辆等外荷载作用下会产生较大的内力和变形。因此，对大跨度悬索桥进行动力分析，无论是对桥梁的设计还是维护，都有重要的意义。 本文以矮寨大桥为依托，建立了三维桥梁有限元模型，综合考虑车辆与风荷载的作用，对大跨度桥梁的动力响应进行了分析。全文主要包括以下几方面内容: 1.在时域内模拟了我国常见的4种路面不平顺;采用谐波叠加法模拟了桥址处的风速场。 2.分析了车辆荷载单独作用下桥梁的动力响应，得到以下结论: 1)随着路面不平顺等级的增大，桥梁跨中竖向位移、加速度时程曲线振动趋势随之变化，同时动力响应峰值会随之增大，且位移、加速度增长倍数相近。 2)随着车速的提高，桥梁跨中竖向位移、加速度时程曲线振动趋势也随之变化，同时动力响应峰值也呈增长趋势，其中加速度的增长速度要大于位移的。 3)随着车重的增加，桥梁跨中竖向位移、加速度时程曲线振动趋势几乎没变化，且动力响应呈线性增长。 4)桥梁跨中横向动力响应的产生主要来自桥梁两侧的不平衡力，不平衡性越大，动力响应越大。 3.通过一简支梁、半车模型，分析了车辆上桥前的初始振动对桥梁动力响应的影响，同时对车辆变速行驶的问题进行了研究。得到以下结论: 1)与无初始振动的情况相比，车辆带着一定的初始振动上桥，刚入桥的一段时间内，桥梁的动力响应会明显增大，随着车辆继续行驶，这种影响会慢慢减弱。 2)车辆变速行驶对桥梁动力响应的影响不大，在实际计算中，我们可以不考虑车辆变速行驶的影响。 4.分析了风荷载单独作用及风和车辆荷载同时作用下桥梁的动力响应。得到如下结论: 1)随着风速的增大，桥梁跨中节点各项动力响应均呈增长趋势。 2)在风荷载作用下，迎风面腹杆和背风面腹杆应力时程曲线呈现相反的变化趋势，且在同种风速下，背风面腹杆应力峰值大于迎风面的情况。 3)风荷载主要引起桥梁的横向振动，车辆荷载主要引起桥梁的竖向振动。 4)静风荷载使桥梁向一侧偏移，脉动风在此基础上使桥梁发生振动，随着风速的增大，偏移量和振动都呈增大趋势。 |
| 作者： | 张校卫 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王贵春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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