简支梁桥损伤状态下车桥耦合动态响应分析

发布时间：2019-09-17 23:28

【摘要】：桥梁病害会降低桥梁的承载能力,减少桥梁的使用寿命,进而严重地影响着桥梁的安全性和耐久性。因此,对既有桥梁运营状态的检测与评估是非常必要的。由于传统荷载试验方法以静载试验为主,作为一种通用方法也存在诸多局限性,例如需要封闭交通、试验荷载工况脱离运营状态等。因此,探讨基于运营响应的检测评价方法日益受到重视。近年来在大型桥梁上开发实施的长期健康监测系统,提供了丰富的运营响应数据,由此可见,基于运营响应的桥梁评价方法也是健康监测技术发展的迫切需要。本文针对T型简支梁桥,采用数值模拟方法对桥梁在不同健康状态下的动态响应进行了模拟和分析,对基于动态响应的桥梁结构评价的可行性进行了初步探讨。主要研究内容如下：(1)首先,利用ANSYS软件建立车辆和桥梁模型,其次,对桥梁健康模型进行自振特性分析,初步评价桥梁健康模型横向连接和承载能力。(2)首先,通过MATLAB软件计算得到不同等级的路面不平度,根据文献选取C级路面不平度为车桥耦合振动的激励,将车辆和桥梁模型结合起来实现车桥耦合振动系统的过程；其次,基于车桥耦合过程对桥梁健康模型进行动力特性分析,获得动态响应时程数据,用于与损伤数据的比较分析。最后,根据动态易损性分析和工程实例,支座和横向联系损伤是T型简支梁桥的常见病害。(3)根据相关文献通过降低支座和焊接钢板的弹性模量实现支座和横向联系损伤的模拟。采用车桥耦合振动方法,考虑桥面随机不平顺因素,对损伤状态下简支梁桥的车桥耦合动态响应特性进行了数值模拟分析。探讨了不同损伤工况下简支梁桥的振动特性、冲击效应、动态响应特性的变化规律。研究结果为简支梁桥的动态检测评价和损伤识别提供初步参考。
【图文】：

示意图,车辆模型,示意图,绝对位移

量的睦向绝对位移；为质量的竖向绝对位移；Ｖ为车辆通过桥梁时的速度。逡逑在车辆的整个行驶过程中，都假设车辆轮胎与桥梁表面时刻保持接触，不会发生逡逑脱离的情况。车辆模型示意图如图２．１所示。逡逑逦１逦少／逡逑ｍ＼邋逦＾逡逑ｂ邋巧１逡逑ｍ２邋逦＾逡逑＂行。逡逑图２．１车辆模型示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｍｏｄｅｌ逡逑车辆有限元模型的材料参数值，如表２．１所示。逡逑表２．１车辆模型的参数逡逑Ｔａｂ．邋２．１邋Ｐａｒａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｍｏｄｅｌ逡逑弹冀系数逦Ｈ逦阻尼系数逡逑（Ｎ／ｍ）逦（ｋｇ）逦（Ｎ／（ｍ／ｓ））逡逑＝１．１６６ｋｌ0６逦ｗ，邋＝１２５００逦ｃ，邋＝９．０１６ｘ１０＾逡逑＝１．９６８８ｘ１０＊逦？？２＝２５００逦＝４．５０８ｘ１０＾逡逑－１２－逡逑

几何图,单元,对称矩阵,转动位移

标系Ｘ、ｙ和Ｚ方向的平动位移和转动位移，每个方向可Ｗ具有不同的质量和转动逡逑惯量。另一个具有全质量矩阵角对称矩阵）的元素是ＭＡＴＲＩＸ２７。本文中采逡逑用无转动的３ＤＭＡＳＳ２１单元模拟车辆质量，其单元几何图如图２．２所示。逡逑２逡逑ｔ逦Ｚ逦邮，Ｍｙ，，邋Ｍｚ逡逑千邋Ｕｘｉ邋ｌｙｙｉ邋Ｉｚ２逡逑Ｘ邋Ｉ逡逑Ｉ逡逑＾Ｉ逡逑Ｘ逡逑图２．２ＭＡＳＳ２１单元几何图逡逑巧ｇ．邋２．２邋Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ邋ｆｉｇｕｒｅ邋ｏｆ邋ＭＡＳＳ２１邋ｕｎｉｔ逡逑－１３－逡逑
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.3;U461.1

【参考文献】