高墩连续刚构桥车辆-桥梁冲击系数分析及改善措施

摘要

随着国家路网的全方位覆盖，现阶段采用、备选的公路桥梁实施方案中，尤以跨越能力突出、施工工法完善、技术工艺成熟的高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁同时具备了经济效益好和节约施工周期等优点，获得了较高频率的使用。尤其是在当前“一带一路”的战略部署下，此桥型在跨越西部高原山区有着显著的优越性，但在当前背景下，缺乏对已服役的路网核心桥梁的冲击系数及其现行影响分析研究。
　　在项目全周期阶段，不论是设计、施工阶段还是服役阶段，冲击系数是关乎桥梁动力特性极其重要的参数。在桥梁服役阶段定期进行承载能力评估中，桥梁的动力增长效应实际上一般以冲击系数的形式显示其影响大小，据此，冲击系数研究价值凸显。
　　本文总结了冲击系数的计算取值方式，并分别指出其相应的优点与不足;在此基础上，提出了以车辆—桥梁相互作用模型进行有限元法分析作为研究冲击系数计算方法的工具，得到桥梁结构的动力响应下的动挠度、动弯矩、竖向加速度等曲线，根据动力计算法得出在役桥梁的冲击系数。
　　本文总结了现阶段已有的车辆—桥梁相互作用分析方法，同时多角度比较了已有方法的全过程方式方法，粗浅的提出了优点以及尚存在的纰漏。以此为基础，本文提出更优解决方案，并与已有的研究成果进行对比分析，认定此法的可行性、准确度。此后，以宁夏境内某工程实例为背景，运用上述方法，对该桥控制截面进行了与特大桥服役阶段相对应的、简化的14种工况组合分析，得到了相应的动挠度、动弯矩及其相应的冲击系数以及桥梁的竖向加速度等参数，得到了该桥各控制截面各工况下的动挠度响应及冲击系数变化规律、动弯矩响应及冲击系数变化规律、竖向加速度响应规律，并且将现行冲击系数设计规范与上述方法得到的参数相比较。
　　通过上述研究，得到了该桥的冲击系数设计值偏于不安全，并根据得到的冲击系数变化规律提出了相应的措施，提出了采用加装液态阻尼粘滞器的措施，保证该桥服役阶段正常、平稳的运营，为国家高速公路网的运营提供有利的保障。

目录

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摘要

第一章 引言

1．1 高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁概况

1．2 冲击系数相关研究概况

1．3 车辆—桥梁相互作用系统的分析

1．4 现行公路桥梁车辆—桥梁相互作用研究状况

1．5 本文研究目的和内容

第二章 冲击系数计算及分析方法

2．1 冲击系数的规范计算法

2．2 冲击系数的动力计算法

2．3 现有常见车辆—桥梁相互作用分析方法

2．4 基于ANSYS单一环境下的车辆—桥梁相互作用求解方法

2．5 本文方法的算例验证

2．6 本章小结

第三章 车辆匀速行驶时的车辆—桥梁相互作用冲击系数求解分析

3．1 数值分析模型及参数

3．2 单车匀速过桥的车辆—桥梁相互作用冲击系数分析

3．3 多车匀速过桥时的车辆—桥梁相互作用分析

3．4 本章小结

第四章 液体粘滞阻尼器对冲击系数作用的影响分析

4．1 液体粘滞阻尼器简述

4．2 加装液体粘滞阻尼器(FVD)对高墩大跨径连续刚构桥车辆—桥梁相互作用的影响

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢