车辆荷载作用下曲线钢—混凝土组合箱梁桥的动力性能研究

摘要

随着社会的进步，车辆运行速度不断加快，车流密度日益增加，车辆载重也逐渐增大。高速行驶的车辆对所通过的桥梁产生动力冲击作用，使桥梁发生振动，直接影响桥梁的工作状态和使用寿命。因此，对车辆-桥梁动力相互作用进行综合研究，是合理进行桥梁设计的需要。目前，国内外对于铁路桥梁研究的较多，取得了很大的成果，对于公路桥梁的研究却相对落后，无论是实验研究还是有限元分析只是停留在对构件的研究阶段。本文总结已有的桥梁振动理论和动力有限元理论，利用大型有限元软件SAP2000建立了曲线钢-混凝土结合梁桥的全桥有限元模型，通过对该桥的静力分析、模态分析和考虑车速、车道和车辆数量的车辆荷载时程分析，对桥的动力性能进行了研究。 分析表明：利用SAP2000建立了全桥有限元模型，分析桥梁的动力性能是可行的。桥梁的低阶振型起主要作用，但不能忽视高阶振型的影响；考虑了动力荷载空间分布的Ritz向量分析方法能够在模态分析中得到更精确结果；对于曲线弯梁桥，弯扭耦合作用影响明显；动力效应显著的提高了外箱梁和内箱梁底板的应力差；车辆以不同的速度在中车道行驶时，外箱的动力效应更明显；车辆在不同车道行驶时，内箱上部桥面板所受应力方向作用不同；车辆的行驶车道对桥梁的动力作用影响明显；车辆在外车道行驶时，对内箱的动力影响较大；在车辆行驶激发的桥梁振动中，由于桥面板和钢箱梁的材料不同，两者的振动频率不一样，两者的振动并不是一致的；两辆车在桥梁上行驶时，桥梁的动力效应比一辆车在行驶时大，尤其是箱梁底板应力的动静比提高最大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2车辆与桥梁动力相互作用的国内外研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3曲线钢—混凝土组合梁桥的受力特点

1.4项目背景及本文的研究工作

1.4.1项目背景

1.4.2本文的主要研究内容

第二章公路桥梁振动基本理论

2.1梁的弯曲振动方程

2.2梁的弯曲固有振动

2.3车辆移动荷载作用下梁桥的强迫振动

2.3.1车辆振动分析的古典理论

2.3.2车辆振动分析的现代理论

2.4冲击系数

2.5本章小结

第三章桥梁动力性能分析的有限元理论

3.1动力有限元分析的基本原理和基本要求

3.1.1动力有限元分析的基本原理

3.1.2动力有限元分析的基本要求

3.2动力有限元理论的模态分析方法

3.2.1模态分析方法基本原理

3.2.2特征向量法和Ritz向量法

3.3反应谱分析基本原理

3.4线性时程分析方法

3.5本章小结

第四章 曲线钢—混凝土组合梁桥的模态分析

4.1有限元模型的建立

4.1.1实桥模拟

4.1.2单元划分及材料的本构关系

4.2曲线钢—混凝土组合梁桥的模态分析

4.2.1质量参与系数和荷载参与系数

4.2.2特征向量分析

4.2.3 Ritz向量分析

4.3本章结论

第五章 车辆荷载作用下曲线钢—混凝土组合梁桥的静力分析和线性时程分析

5.1车辆荷载分步加载静力分析

5.2车辆荷载分步加载时程分析

5.2.1行车速度对曲线组合箱梁桥动力效应的影响

5.2.2行车车道对曲线组合箱梁桥动力效应的影响

5.2.3行车数量对曲线组合箱梁桥动力效应的影响

5.3本章结论

结论与展望

结论

展望

参考资料

攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况

致谢