城市高架桥梁汽车--桥梁耦合时变系统动力响应分析

摘要

城市高架桥梁由于其通行能力大、效率高,在城市交通组织中担当起重要角色,而且由于其造型优美、风格各异,往往成为城市中靓丽的风景带。同时,我们意识到正是由于其通行车辆的密度高、载量大,引起的汽车-桥梁动力响应问题不容忽视,研究其本质规律具有重要意义。本文通过对潇湘大道主线高架桥第三联的汽车-桥梁动力响应进行分析,全文完成的主要工作如下:
　　 1.介绍了城市高架桥梁的国内外发展概况和主要问题,回顾了车辆桥梁耦合时变系统动力响应问题的研究历史及现状,归纳了现阶段城市高架桥梁的汽车-桥梁动力响应研究的主要方向。
　　 2.介绍了本文桥梁结构动力响应有限元模型的建立方法及桥面不平顺的模拟方法,同时提出了本文所用的汽车动力响应分析模型,阐述其基本假定和位移模式。运用弹性系统动力学总势能不变值原理和“对号入座法则”建立汽车-桥梁耦合时变系统的运动方程。
　　 3.介绍了本文所编制程序VBS-2的主体结构及功能模块编制思路。介绍了潇湘大道主线高架桥第三联的工程概况,并运用通用有限元软件计算了其全桥自振特性,得到了全桥前十阶的自振频率和振型。
　　 4.介绍了潇湘大道主线高架桥第三联的动静载试验的内容及方法,介绍了用于程序VBS-2验证的桥梁模型的单元划分情况及车辆模型参数的选取。通过程序计算结果和实验数据进行对比分析。
　　 5.运用程序VBS-2分析了车辆相关参数(行车速度、载重、行车间距、车道布置等)以及桥面不平顺度对潇湘大道主线高架桥桥梁结构和车辆动力响应的影响,得出结论为潇湘大道主线高架桥第三联的日常运营管理提供参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 城市高架桥梁的结构特点及主要问题

1.2 车辆-桥梁耦合系统动力响应问题国内外研究的历史回顾

1.3 车辆-桥梁祸合系统动力响应问题的研究现状

1.4 城市高架桥梁汽车-桥梁动力响应的研究内容

1.5 本文的选题背景和意义

1.6 本文的主要研究内容

第二章 城市高架桥梁汽车-桥梁动力响应分析模型

2.1 概述

2.2 弹性系统动力学总势能不变值原理

2.3 形成矩阵的“对号入座”法则简介

2.4 桥梁结构振动分析有限元模型

2.5 桥梁结构动力响应总势能

2.6 桥面不平顺模拟

2.7 汽车车辆的动力响应分析模型

2.8 汽车车辆的空间位移模式

2.9 汽车车辆动力响应总势能

2.10 形成汽车车辆的质量矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵、荷载矩阵

2.11 汽车-桥梁祸合系统振动方程的建立

2.12 求解汽车-桥梁耦合系统振动方程

2.13 本章小结

第三章 汽车-桥梁动力响应分析程序编制及桥梁自振特性分析

3.1 汽车-桥梁动力响应分析程序编制

3.2 潇湘大道主线高架桥工程概况

3.3 潇湘大道主线高架桥自振特性分析

3.4 本章小结

第四章 潇湘大道主线高架桥动静载试验分析与程序验证

4.1 潇湘大道主线高架桥第三联动静载试验内容及方法

4.2 程序计算桥梁模型

4.3 动静载试验程序验证乍辆模型及参数的选取

4.4 潇湘大道主线高架桥第三联次边跨静载试验

4.5 潇湘大道主线高架桥第三联动载试验

4.6 本章小结

第五章 潇湘大道主线高架桥车桥动力响应参数分析

5.1 动力响应参数分析桥梁模型

5.2 动力响应参数分析车辆模型

5.3 桥梁动力响应参数分析

5.4 车辆动力响应参数分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果