钢—混组合梁桥车桥耦合动力响应及其影响因素研究
发布时间：2021-12-02 17:18
近年来,随着我国经济的快速发展,桥梁车辆载重和行车速度的不断增大,车桥耦合振动问题更加突出。为保证桥梁结构的安全性、耐久性以及行车的安全性和平稳性,有必要对车桥耦合振动问题进行深入研究。目前,关于组合梁桥的车桥耦合振动及其影响因素的研究并不多,本文以钢-混凝土组合梁桥为研究对象,基于部分粘结Timoshenko组合梁理论,重点研究了结构车桥动力相互作用。本文的主要研究内容、研究方法和研究成果有:（1）针对组合梁桥的车桥耦合问题,将车和桥分别简化为弹簧-阻尼-质量系统和基于Timoshenko梁理论的部分粘结组合梁,推导得出车桥耦合振动的控制方程,用状态空间法求解桥梁的自由振动方程,得到自振频率和振型,进而用模态叠加法求解结构的强迫振动问题。利用MATLAB软件编制计算分析程序,采用既有文献中的组合梁模型参数,得到两端简支组合梁的前10阶固有频率和模态,与既有文献的结果对比,验证了本文方法的可行性以及实用性。（2）以某座组合梁桥为背景,应用已开发的车桥耦合振动响应分析程序,对车辆移动荷载下的钢-混凝土组合梁桥的车桥动力相互作用进行分析。分析结果表明,本文的理论推导结果与Yang等所分析结...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１车桥动力相互作用分析模型的演变??
荷载是公路挢梁疲劳损伤破坏的主要原因，因此王维基于??车桥耦合振动分析，对在车辆荷载作用下钢－混凝土组合梁桥的疲劳问题展开一??系列的研究，有望能对钢－混凝土组合梁桥疲劳设计和评估相关的规范修正提供??理论依据。??２０１７年，ＬｏｒｅｎｚｏＳ?Ｄ等人＿提出了一种有效的函数方法来解决多个移动荷??载作用下具有弹性支座的组合梁桥的动力响应问题，根据组合梁的振动模态的正??交关系，采用模态叠加法分析了多个移动荷载下的响应。他所建立的多个移动荷??载作用下具有弹性支座的组合梁桥计算模型如图１．２所示。??＾?ｙ??Ｆｉ＋，?Ｆｉ?°?６｛ｘ，ｔ）????／／?ｉ?＇??／／?Ｖ?７??Ｉ?＇?／?Ｉ?与．．?一??Ｚ?ｋ＾，?］?＾＾Ｘｊ，?ｋｗｊ?ｘｎ，?ｋｗ?ｎ??图１．２多个移动荷载作用下具有弹性支座的组合梁桥模型??２０１７年，魏志刚等人１７１］在考虑车辆竖向荷载对组合梁交界处剪切滑移效应??产生影响的情况下，推导出钢－混凝土组合梁的刚度分布函数。基于车桥耦合振??动基本原理，建立了以待定系数表达的车辆作用下钢－混凝土组合梁的振动方程，??进而计算钢－混凝土简支梁的动力特性。??１．５本文主要研究内容??本文在前人的基础上，结合当前交通的发展现状及目前车桥耦合研究存在的??若干问题，对车辆与桥梁动力相互作用进行了研究。以组合梁桥为研究对象，基??于车桥耦合系统振动理论计算车－桥系统的动力响应，并对车辆荷载作用下的桥??梁动力响应的影响因素进行分析。本文的主要研究内容如下：??第１章：绪论。简要说明论文的研究背景及意义，阐述了钢－混凝土组合结??构桥梁的概况以及车桥耦合振动研究的发展与现状
第３章：基于ＭＡＴＬＡＢ的组合梁桥数值算例分析。釆用ＭＡＴＬＡＢ软件来??模拟车辆行驶在桥梁上的运动，对车辆行驶激励下的桥梁加速度响应信号进行频??谱分析，得到桥梁的频率，对桥梁车辆的动力响应进行分析。??第４章：组合梁桥车桥耦合振动响应影响因素分析。首先简单介绍了影响车??桥耦合振动的关键要素，如车辆行驶速度、车体重量、桥面不平顺、剪力鍵刚度??等影响因素。再用ＭＡＴＬＡＢ软件分析车速、车体质量、桥面不平顺、剪力铖刚??度等因素对车桥耦合系统振动响应的影响，得出结果进行总结分析。??第５章：结论与展望。对论文的研究内容、分析结果、主要结论和主要创新??点进行归纳总结，并提出有待进一步深入研究的问题。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢-混凝土组合梁在简谐荷载下的动力响应试验研究[J]. 张彦玲,刘欢,章博. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]车辆作用下钢-混凝土组合简支梁动力特性[J]. 魏志刚,时成林,刘寒冰,张云龙. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[3]一种求解简支钢—混结合梁通用挠度表达式的数学解析方法[J]. 侯忠明,夏禾,王元清,张彦玲. 振动与冲击. 2014(15)
[4]铁路钢-混凝土结合梁动力系数试验研究及参数分析[J]. 李运生,李帅,张彦玲. 振动与冲击. 2014(11)
[5]铁路钢-混凝土结合梁动力响应试验研究[J]. 李帅,李运生,侯忠明. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2013(04)
[6]基于车桥耦合振动的桥梁损伤检测方法综述[J]. 孙增寿,张耀,仝书敬. 世界地震工程. 2013(04)
[7]路面粗糙度非一致激励对车桥耦合振动系统响应影响分析[J]. 韩万水,马麟,院素静,赵盛民. 土木工程学报. 2011(10)
[8]钢-混组合箱梁的车桥耦合振动影响分析[J]. 汪家正. 西部交通科技. 2011(06)
[9]结构损伤动力检测与健康监测研究现状与展望[J]. 朱宏平,余璟,张俊兵. 工程力学. 2011(02)
[10]多个车辆荷载作用下桥梁演变随机振动分析[J]. 叶茂,谭平,任珉,宁响亮,周福霖. 振动工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]基于车桥耦合振动的钢—混凝土组合梁桥疲劳研究[D]. 王维.湖南大学 2017
[2]基于桥面不平顺公路梁桥车桥耦合随机振动研究[D]. 桂水荣.东南大学 2017
[3]钢—混凝土结合梁桥动力性能及损伤识别的理论分析与模型试验研究[D]. 侯忠明.北京交通大学 2013
[4]考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁桥力学行为研究[D]. 张石波.华南理工大学 2012
[5]部分粘结组合梁的若干动静力问题[D]. 沈旭栋.浙江大学 2012
[6]公路大跨径连续体系桥梁车桥耦合振动研究[D]. 蒋培文.长安大学 2012
[7]车—桥耦合作用下公路桥梁局部振动研究[D]. 杨建荣.同济大学 2008
硕士论文
[1]大跨径波形钢腹板连续梁桥车桥耦合振动响应分析[D]. 张政韬.华东交通大学 2018
[2]车桥动力相互作用若干问题的研究[D]. 袁卫兵.北京交通大学 2018
[3]车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究[D]. 雷亮.西安理工大学 2017
[4]基于随机车辆荷载的车桥耦合数值分析[D]. 林煌.江西理工大学 2017
[5]钢—混凝土组合梁动力响应研究[D]. 刘占莹.吉林建筑大学 2016
[6]公路简支梁桥车桥耦合振动的研究[D]. 焦阳.深圳大学 2015
[7]部分粘结组合梁的动力刚度矩阵及其应用[D]. 鲍光建.浙江大学 2015
[8]基于辛方法的车桥相互作用分析[D]. 潘剑超.浙江大学 2014
[9]高强钢—混凝土组合梁静力性能研究[D]. 王洪涛.北京工业大学 2013
[10]80m钢—砼组合铁路桁梁桥车桥耦合振动研究[D]. 刘学术.兰州交通大学 2013
本文编号：3528849
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１车桥动力相互作用分析模型的演变??
荷载是公路挢梁疲劳损伤破坏的主要原因，因此王维基于??车桥耦合振动分析，对在车辆荷载作用下钢－混凝土组合梁桥的疲劳问题展开一??系列的研究，有望能对钢－混凝土组合梁桥疲劳设计和评估相关的规范修正提供??理论依据。??２０１７年，ＬｏｒｅｎｚｏＳ?Ｄ等人＿提出了一种有效的函数方法来解决多个移动荷??载作用下具有弹性支座的组合梁桥的动力响应问题，根据组合梁的振动模态的正??交关系，采用模态叠加法分析了多个移动荷载下的响应。他所建立的多个移动荷??载作用下具有弹性支座的组合梁桥计算模型如图１．２所示。??＾?ｙ??Ｆｉ＋，?Ｆｉ?°?６｛ｘ，ｔ）????／／?ｉ?＇??／／?Ｖ?７??Ｉ?＇?／?Ｉ?与．．?一??Ｚ?ｋ＾，?］?＾＾Ｘｊ，?ｋｗｊ?ｘｎ，?ｋｗ?ｎ??图１．２多个移动荷载作用下具有弹性支座的组合梁桥模型??２０１７年，魏志刚等人１７１］在考虑车辆竖向荷载对组合梁交界处剪切滑移效应??产生影响的情况下，推导出钢－混凝土组合梁的刚度分布函数。基于车桥耦合振??动基本原理，建立了以待定系数表达的车辆作用下钢－混凝土组合梁的振动方程，??进而计算钢－混凝土简支梁的动力特性。??１．５本文主要研究内容??本文在前人的基础上，结合当前交通的发展现状及目前车桥耦合研究存在的??若干问题，对车辆与桥梁动力相互作用进行了研究。以组合梁桥为研究对象，基??于车桥耦合系统振动理论计算车－桥系统的动力响应，并对车辆荷载作用下的桥??梁动力响应的影响因素进行分析。本文的主要研究内容如下：??第１章：绪论。简要说明论文的研究背景及意义，阐述了钢－混凝土组合结??构桥梁的概况以及车桥耦合振动研究的发展与现状
第３章：基于ＭＡＴＬＡＢ的组合梁桥数值算例分析。釆用ＭＡＴＬＡＢ软件来??模拟车辆行驶在桥梁上的运动，对车辆行驶激励下的桥梁加速度响应信号进行频??谱分析，得到桥梁的频率，对桥梁车辆的动力响应进行分析。??第４章：组合梁桥车桥耦合振动响应影响因素分析。首先简单介绍了影响车??桥耦合振动的关键要素，如车辆行驶速度、车体重量、桥面不平顺、剪力鍵刚度??等影响因素。再用ＭＡＴＬＡＢ软件分析车速、车体质量、桥面不平顺、剪力铖刚??度等因素对车桥耦合系统振动响应的影响，得出结果进行总结分析。??第５章：结论与展望。对论文的研究内容、分析结果、主要结论和主要创新??点进行归纳总结，并提出有待进一步深入研究的问题。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢-混凝土组合梁在简谐荷载下的动力响应试验研究[J]. 张彦玲,刘欢,章博. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]车辆作用下钢-混凝土组合简支梁动力特性[J]. 魏志刚,时成林,刘寒冰,张云龙. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[3]一种求解简支钢—混结合梁通用挠度表达式的数学解析方法[J]. 侯忠明,夏禾,王元清,张彦玲. 振动与冲击. 2014(15)
[4]铁路钢-混凝土结合梁动力系数试验研究及参数分析[J]. 李运生,李帅,张彦玲. 振动与冲击. 2014(11)
[5]铁路钢-混凝土结合梁动力响应试验研究[J]. 李帅,李运生,侯忠明. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2013(04)
[6]基于车桥耦合振动的桥梁损伤检测方法综述[J]. 孙增寿,张耀,仝书敬. 世界地震工程. 2013(04)
[7]路面粗糙度非一致激励对车桥耦合振动系统响应影响分析[J]. 韩万水,马麟,院素静,赵盛民. 土木工程学报. 2011(10)
[8]钢-混组合箱梁的车桥耦合振动影响分析[J]. 汪家正. 西部交通科技. 2011(06)
[9]结构损伤动力检测与健康监测研究现状与展望[J]. 朱宏平,余璟,张俊兵. 工程力学. 2011(02)
[10]多个车辆荷载作用下桥梁演变随机振动分析[J]. 叶茂,谭平,任珉,宁响亮,周福霖. 振动工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]基于车桥耦合振动的钢—混凝土组合梁桥疲劳研究[D]. 王维.湖南大学 2017
[2]基于桥面不平顺公路梁桥车桥耦合随机振动研究[D]. 桂水荣.东南大学 2017
[3]钢—混凝土结合梁桥动力性能及损伤识别的理论分析与模型试验研究[D]. 侯忠明.北京交通大学 2013
[4]考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁桥力学行为研究[D]. 张石波.华南理工大学 2012
[5]部分粘结组合梁的若干动静力问题[D]. 沈旭栋.浙江大学 2012
[6]公路大跨径连续体系桥梁车桥耦合振动研究[D]. 蒋培文.长安大学 2012
[7]车—桥耦合作用下公路桥梁局部振动研究[D]. 杨建荣.同济大学 2008
硕士论文
[1]大跨径波形钢腹板连续梁桥车桥耦合振动响应分析[D]. 张政韬.华东交通大学 2018
[2]车桥动力相互作用若干问题的研究[D]. 袁卫兵.北京交通大学 2018
[3]车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究[D]. 雷亮.西安理工大学 2017
[4]基于随机车辆荷载的车桥耦合数值分析[D]. 林煌.江西理工大学 2017
[5]钢—混凝土组合梁动力响应研究[D]. 刘占莹.吉林建筑大学 2016
[6]公路简支梁桥车桥耦合振动的研究[D]. 焦阳.深圳大学 2015
[7]部分粘结组合梁的动力刚度矩阵及其应用[D]. 鲍光建.浙江大学 2015
[8]基于辛方法的车桥相互作用分析[D]. 潘剑超.浙江大学 2014
[9]高强钢—混凝土组合梁静力性能研究[D]. 王洪涛.北京工业大学 2013
[10]80m钢—砼组合铁路桁梁桥车桥耦合振动研究[D]. 刘学术.兰州交通大学 2013
本文编号：3528849
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