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车辆荷载作用下高墩大跨连续刚构桥的动力反应分析
| 论文题名： | 车辆荷载作用下高墩大跨连续刚构桥的动力反应分析 |
| 关键词： | 高墩大跨连续刚构桥;冲击系数;ANSYS;行车荷载;几何非线性;刹车荷载;动力反应 |
| 摘要： | 现今有关刚构桥尤其是高墩大跨连续刚构桥在汽车荷载下的动力反应研究的较少。我国现行桥梁设计规范将汽车荷载作用的冲击系数定义为桥梁基频的函数，比原规范有了很大的改进，然而对整个桥梁应用单一的冲击系数不尽合理，桥梁不同位置的动力反应是不同的，应规定不同的冲击系数；而且作为冲击系数效应值的评价尺度是着眼于弯矩还是挠度也是研究的课题。此外，规范亦没有考虑阻尼、车辆模型、车辆运行速度等对桥梁冲击系数的影响。 本文首先介绍车桥动力相互作用的相关理论及其在ANSYS中的实现。具体内容包括：桥梁固有振动理论、静力分析理论、阻尼理论、车桥动力相互作用理论、瞬态动力学理论、几何非线性理论。然后运用ANSYS对海南三亚湾大桥进行了动力分析，并将计算结果与实验结果进行对比，以验证应用ANSYS建模及进行车桥动力相互作用分析的可行性。 本文对一座正在施工中的高墩大跨连续刚构桥在汽车荷载作用下的动力反应进行了分析。 首先对大桥进行自振特性分析，分别采用空间四节点弹性壳单元SHELL63和空间二节点弹性梁单元BEAM44单元进行建模。SHELL63单元既具有弯曲能力和又具有膜力，可以看成是平面应力单元和平板弯曲单元的组合。BEAM44单元可以承受拉压、弯曲、扭转，当不考虑剪切变形的影响时，其弹性刚度矩阵即为采用经典梁理论推导出的空间梁单元的刚度矩阵。 然后分析行车荷载作用下桥梁不同位置的动力反应、车辆运行速度对动力反应的影响、选取弯矩或者挠度作为冲击系数评价尺度的差异以及桥梁阻尼、车辆荷载模型等对结构动力反应的影响。由于车辆的重量与桥梁的相比很小，所以将车辆简化为力的模型，作用在模型的节点上。其中又将力的模型分为常量力模型以及常量力与简谐力的叠加模型两种。 高墩大跨连续刚构桥中由于高墩的柔性使得桥梁的几何非线性不可忽略。本文考虑高墩几何非线性(P-△效应)，分析了行车荷载以及刹车荷载作用下刚构桥的动力冲击效应。通过较全面的分析，获得了一些有参考价值的结论。 |
| 作者： | 王明明 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王解军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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