中小跨径城市桥梁拥堵状态下的动力响应分析

发布时间：2017-06-19 18:10

  本文关键词：中小跨径城市桥梁拥堵状态下的动力响应分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市桥梁在发生拥堵时,绝大多数车辆都处于怠速状态,发动机转速保持在600-800r/min,对应频率缩减至10Hz~13.33Hz区间,此时虽然给桥梁带来的冲击影响变小,但发动机的振动很有可能会激发桥梁低阶自振频率,引起车桥共振,从而损害桥梁健康。本文针对车辆拥堵对中小跨径城市桥梁动力影响进行研究,目的是分析不同跨径不同体系桥梁的堵车动力响应特征,为城市桥梁设计、运营、维修、加固提供科学的依据。本文首先根据城市交通量调查数据及相关文献,拟定出适用于桥梁拥堵状况下的等效车辆荷载模型,包含静力部分和动力部分,并确定了桥面车队荷载模型的纵横向分布形式。随后,从多个角度对结构共振理论进行论述,提出本文动力分析方法和动力增大系数μ0的概念,并利用有限元软件对某一连续桥梁实例进行建模计算,分析其模态特性及动静力响应。最后,在一定假设和简化的基础上,模拟出不同跨径不同体系的桥梁模型,以此研究体系、跨径两因素对桥梁堵车动力响应的影响。研究发现,无论是双向堵车还是单向堵车,简支梁桥比连续梁桥和连续刚构桥更有利于承受其动力作用;单向堵车对桥梁动力影响更大,且跨中受力更为不利;跨径越小,结构堵车动力增大系数越大,越有可能激发低阶固有振型,并且该动力增大系数通常要大于冲击系数。因此,在设计中小跨径城市桥梁时更应考虑堵车对其造成的不利影响,在满足条件的情况下,采用简支梁体系更为合理。
【关键词】：车辆拥堵 城市桥梁 仿真分析 结构振动 动力响应
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 本文研究背景10-12
• 1.1.1 我国城市交通拥堵概况10-11
• 1.1.2 车辆拥堵对城市桥梁的危害11-12
• 1.2 车桥振动研究现状12-16
• 1.3 本文的研究意义和主要工作16-18
• 1.3.1 研究意义16-17
• 1.3.2 主要工作17-18
• 第二章 城市桥梁拥堵荷载模型18-29
• 2.1 桥梁设计采用的车辆荷载18-19
• 2.2 桥梁拥堵车辆荷载模型的确定方法19-20
• 2.3 拥堵车辆荷载模型20-28
• 2.3.1 车型参数的拟定20-23
• 2.3.2 等效车辆荷载模型23-26
• 2.3.3 拥堵车队荷载模型26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 结构共振理论及动力分析方法29-38
• 3.1 结构共振理论29-36
• 3.1.1 有阻尼单自由度体系的简谐荷载反应29-30
• 3.1.2 结构共振条件及其响应30-32
• 3.1.3 共振下的力平衡关系32
• 3.1.4 共振下的能量平衡关系32-34
• 3.1.5 共振荷载的传递机理34-36
• 3.2 结构动力分析36-37
• 3.2.1 模态分析36
• 3.2.2 谐响应分析和瞬态分析36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 拥堵状态下某连续梁桥的动静力响应38-54
• 4.1 某连续梁桥实例38-40
• 4.1.1 工程概况38-39
• 4.1.2 有限元模型的建立39-40
• 4.2 拥堵状态下的静力荷载效应40-43
• 4.2.1 双向堵车静力荷载效应41-42
• 4.2.2 单向堵车静力荷载效应42-43
• 4.3 桥梁实例的模态分析43-44
• 4.4 拥堵状态下的动力分析44-52
• 4.4.1 桥梁实例的谐响应分析45-49
• 4.4.2 桥梁实例的瞬态分析49-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第五章 结构体系对堵车动力响应的影响54-62
• 5.1 简支梁桥的动静力响应54-57
• 5.1.1 静力响应54-55
• 5.1.2 自振频率及固有振型55
• 5.1.3 动力响应55-57
• 5.2 连续刚构桥的动静力响应57-60
• 5.2.1 静力响应58
• 5.2.2 自振频率及固有振型58-59
• 5.2.3 动力响应59-60
• 5.3 三种体系堵车动力响应的对比60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 跨径对堵车动力响应的影响62-78
• 6.1 不同跨径的桥梁模型62-63
• 6.2 不同跨径简支梁桥的动力响应63-66
• 6.2.1 跨径Ⅰ简支梁桥63-64
• 6.2.2 跨径Ⅲ简支梁桥64-65
• 6.2.3 三种跨径简支梁桥动力响应的对比65-66
• 6.3 不同跨径连续梁桥的动力响应66-70
• 6.3.1 跨径Ⅰ连续梁桥66-67
• 6.3.2 跨径Ⅲ连续梁桥67-68
• 6.3.3 三种跨径连续梁桥动力响应的对比68-70
• 6.4 不同跨径连续刚构桥的动力响应70-73
• 6.4.1 跨径Ⅰ连续刚构桥70-71
• 6.4.2 跨径Ⅲ连续刚构桥71-72
• 6.4.3 三种跨径连续刚构桥动力响应的对比72-73
• 6.5 跨径对不同结构体系影响的横向对比73-76
• 6.6 本章小结76-78
• 结论与展望78-80
• 主要工作及结论78-79
• 展望79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 答辩委员会对论文的评定意见84

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