简支梁桥移动荷载下动力响应横向分布研究

发布时间：2020-10-31 16:20

　　 我国现役的中小型桥梁中,装配式简支铰接板梁桥还是占有相当的比例,而且其中很大一部分都有存在不同程度的病害。但由于施工程序简单、施工速度快等优点还是小跨径桥梁常用的桥型之一。通过对国内外大量文献的阅读,掌握了荷载横向分布理论知识以及桥梁的动力学基础解析理论和数值理论。在理论的基础上研究梁格法在简支铰接空心板梁桥中的应用分析,并找到最合适的虚拟横梁截面,以保证应用梁格法建模计算时结果的准确性。基于荷载静力横向分布系数计算理论,本文分别分析单梁和整桥在移动荷载作用下动力响应,从而研究移动荷载作用下振动在铰接板桥的横向是如何分布的,并尝试分析铰缝处承受的最不利剪力。主要研究工作如下:(1)对一简支铰接空心板梁桥算例,分别用铰接板法理论和梁格法有限元建模来计算该桥的荷载横向分布系数。利用Midas软件来进行梁格法建模,因为没有明确的规范来规定横向虚拟横梁的截面特性,本文根据前人的研究取具有代表性三种截面来计算,把计算结果同铰接板法计算结果相对比,选取最合理的截面作为梁格法中虚拟横梁的横截面。同时也验证了建模的准确性,保证后续动力分析建模的合理性。(2)研究单板梁在移动荷载作用下的动力响应,用Midas建立单梁的有限元模型,施加移动集中荷载,得到不同速度下的单梁动力响应数值解,然后与根据理论知识计算出来的解析解相对比。然后分析不同跨径单梁在移动荷载作用下的动力响应,做同样的对比并分析规律。在前文分析的基础上,研究移动荷载作用下的冲击系数,根据单梁振动方程求出冲击系数解析解表达式,与数值解作对比。以此来验证建模加载的合理性,为后文整桥分析做基础。(3)参照静力横向分布系数方法,分析移动荷载下整桥的动力响应,通过处理动挠度时程曲线来总结动力响应的横向分布规律,并与理论解析解对比分析。同时提取不同工况下铰缝处剪力时程数据,尝试分析最不利的铰缝处剪力,为研究铰缝处破坏机理提供研究依据。本文研究内容和成果,为梁格法建模时如何合理取虚拟横梁特性值提出了一些建议,为进一步研究铰接板梁桥动力特性和铰缝在移动荷载作用下破坏机理研究提供一定参考作用。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：U441;U448.217
【部分图文】：

确保了有限元建模的正确性。本章分析在移动荷载作用下单响应，通过推导移动荷载作用下振动方程的解析解，与利用 Midas 有限出的数值解对比。二者对比验证单梁建模以及移动加载的正确，也是下桥的动力响应的基础。单板梁在移动荷载作用下的动力响应的解析解1 基本假定求移动荷载作用下单板梁的动力响应的求解做如下的假定[43]：(1)、单块板梁简化为欧拉-伯努利梁；(2)、车辆荷载简化为匀速移动荷载；(3)、EI 为单梁的抗弯刚度，m 为单梁在单位长度上的质量，假定为常(4)、不计阻尼影响；(5)、假设在时间 t 0时，P 在左边支承处，在时间t时移动到 x vt处简化后的模型如图 4-1。

图 4-2 一、三、五阶振型跨中动力响应图 4-2 为振型取一、三、五振型时跨中动力响应的曲线。由上图可以看阶振型和取三阶振型时跨中挠度曲线有差别，但是差别非常小，当振型阶时基本上已经和取到第三阶时挠度曲线基本上重合了。因此可知，振 2 阶时就可以满足计算精度的要求。当取前两节时即 n 2时，公式 4.8 可以写成式 4.11 表达式： ttmlFttmlFtly22222222221111212121sinsin121sinsin121,)2( 式其中：mEIl21 ，l v 1；mEIl222 ，l v 2；

梁单板梁在移动荷载作用下的动力响应和冲击看出跨中响应与荷载大小、速度，梁的质量移动荷载作用下单梁的动力响应分析梁分为 26 个单元，相当于每 0.5m 一个单一个单元只需要 0.025s，对于每个单元相当荷载。本文中将移动荷载近似的模拟最大值图 4-3 所示，图中时间1t 和2t 之间的时间差间，它由移动速度和划分单元的长度来决定荷载是 100kN，在 Midas 建模需要在节点动
【参考文献】

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1 彭彦;李德建;;梁格法在既有简支铰接空心板梁桥检测与维修加固计算分析中的应用[J];铁道科学与工程学报;2009年01期

2 李玉良,孙福申,李晓红;公路桥梁冲击系数随机变量的概率分布及冲击系数谱[J];公路;1996年09期

3 盛国刚,赵冰;多个移动质量-弹簧-阻尼系统作用下梁的动力特性分析[J];振动与冲击;2003年01期

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1 章文;斜交简支梁桥在车辆移动荷载作用下的动力反应[D];武汉理工大学;2012年

本文编号：2864189