汽车冲击力作用下中小型简支梁桥铰缝受力性能研究

摘要

关于车辆对于桥梁结构的动力影响历来都是研究的热点，但是更多的是针对铁路桥梁，相反，近年来针对公路桥梁的研究较少。随着国家对于公路交通行业发展的重视和大力投资，交通运输的重心越来越偏向于公路交通，而作为公路交通运输的重要纽带，在役桥梁结构势必要承担起越来越多的运输任务，不可避免的要面临大量的重车冲击作用，尤其是所占数量比例最大的中小型桥梁结构，受力状况更是不容乐观。由于车辆冲击导致的桥梁振动破坏的事例也屡见不鲜，而人们对于车辆冲击引发的此类病害问题，更多的是将研究目光集中在桥梁的整体受力响应上，现实情况是桥梁结构的损伤都是由局部构件的破坏引发的。空心板桥作为一种最常用的中小跨径桥梁形式，其局部铰缝构件已经出现了不同程度的破坏。本文通过计算车辆过桥时真实冲击力的大小，进而分析汽车冲击力作用下局部铰缝的受力状况。
　　在进行空心板桥设计时，针对汽车冲击力计算方面，我们已经通过冲击系数进行了考虑，但是现实是桥梁服役过程中冲击引起的振动破坏还是很多，这就说明设计时采用的冲击系数值偏小，由此计算所得的冲击力与实际情况不符，这是因为没考虑到桥梁运营过程中桥梁路面面不平度的影响。本文引入了路况系数这一概念，它是一个与桥梁路面不平度有关的参数，不同等级路面情况下路况系数也不同，对于不同等级的桥面不平度，车辆通过时产生的冲击力大小也不一样，通过模拟桥面不平度在桥梁纵向的变化情况以及车辆以一定车速通过时产生的动荷载，进而将动荷载系数作为我们的路况系数来考虑，所以在建模过程中，对于冲击力的计算按照车辆载重乘以冲击系数规范值，之后还要再乘以桥面不平度的路况系数，以起到考虑桥面不平度的作用。
　　本文旨在通过对空心板桥跨中施加汽车冲击力，通过瞬态冲击计算进而分析受力最不利位置处铰缝上下缘所受应力状态，并解释其病害机理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 汽车冲击振动作用的研究现状

1．2．2 汽车冲击力作用下铰缝病害机理研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 空心板梁桥的结构特点和铰缝病害分析

2．1 概述

2．2 空心板桥的结构特点

2．2．1 主板(梁)的结构特点

2．2．2 主板(梁)间横向连接方式

2．2．3 空间受力特性

2．3 铰缝病害分析

2．3．1 铰缝病害的特点

2．3．2 铰缝病害的形式

2．4 运营阶段影响因素分析

2．4．1 车辆荷载作用

2．4．2 环境因素的影响

2．5 铰缝破坏对整体受力的影响

2．6 本章小结

第三章 简支梁桥车辆冲击力研究

3．1 概述

3．2 汽车冲击力的计算分析

3．2．1 冲击力计算的基本公式

3．2．2 冲击动力放大系数的取值和计算

3．2．3 路况系数的取值和计算

3．3 中小跨径简支梁桥汽车冲击作用的分析

3．4 本章小结

第四章 桥梁路面不平度分析

4．1 概述

4．2 路面不平度理论

4．3 路面不平度的数值模拟

4．4 路面不平度仿真曲线模拟

4．5 汽车动荷载的计算

4．5．1 汽车振动模型

4．5．2 汽车受迫振动理论

4．5．3 动荷载系数的计算

4．6 本章小结

第五章 空心板简支梁桥铰缝受力性能研究

5．1 概述

5．2 基于ANSYS软件的有限元模型建立

5．2．1 有限元理论

5．2．2 模型的简化

5．2．3 模型的建立

5．3 汽车冲击力的加载

5．3．1 冲击力作用位置的选择

5．3．2 冲击力的施加

5．4 不同工况下空心板桥铰缝受力分析

5．4．1 分析对象的选择

5．4．2 工况一作用下铰缝受力分析

5．4．3 工况二作用下铰缝受力分析

5．4．4 分析结果及结论

第六章 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文和取得的学术成果