行车振动对拓宽桥新旧桥混凝土拼接缝开裂的影响及控制措施研究

发布时间：2020-06-09 20:06

【摘要】：本文针对在高速公路以及城市快速路旧桥拓宽施工过程中,因行车荷载引起的挠度差及其对应的曲率超过混凝土拼接缝的临界挠度差及其对应的临界曲率值而造成拼接缝早期混凝土开裂的问题,提出了在旧桥拓宽施工过程中、行车振动作用下基于调谐质量阻尼器(TMD)控制新旧桥间拼接缝开裂的措施,并通过有限元仿真分析,验证了本措施的有效性,最后给出了相应的TMD参数。本文主要工作及结论如下:(1)建立了基于LS-DYNA的车-拓宽简支T梁桥三维动力仿真模型,充分考虑了公路车桥耦合振动的横向空间特性,进而分析了当拼接缝混凝土刚开始浇筑(龄期为Oh)时不同行车工况荷载作用下旧桥主梁及拼接缝跨中处的最大动挠度情况;(2)分析了行车振动对现浇混凝土的影响,进而确定了适用于模拟拼接缝混凝土的非线性本构模型,进而建立了拼接缝混凝土凝结硬化中期(龄期为3～12h)的车-拓宽简支T梁桥仿真模型,进而分析了拼接缝混凝土硬化过程中拼接缝变形的变化情况,进而确定了用于判断影响程度的评价指标,进而分析了不同行车工况荷载作用下行车振动对新旧桥混凝土拼接缝开裂的影响,并总结了旧桥阻尼量、刚度以及重量等因素对拼接缝开裂的影响规律;(3)分析了在旧桥下安装单调调谐质量阻尼器(STMD)控制混凝土拼接缝开裂的效果,根据基准STMD的控制效果,分析质量比μ对STMD控制效果的影响规律;进而分析了在旧桥下安装多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制混凝土拼接缝开裂的效果,根据基准MTMD的控制效果,分析了阻尼比ζ、质量比μ、频率步长β、中心频率比f、STMD个数以及STMD空间横向布置方式对MTMD控制效果的影响规律;通过分析发现由20个STMD组成的MTMD能够显著控制混凝土拼接缝开裂,其消振效率能够达到99.8%,优势明显,而对控制效果影响最大的变量是STMD的个数n;对于不同的简支梁桥,只要确定了旧桥质量M、桥长l、主要车辆的车速v,可根据本文的方法设计MTMD各参数。
【图文】：

不同学者提出的临时剪力连接图

后轮距１．８６ｍ，，整车外形尺寸７．４２５ｍＸ２．４８ｍＸ２．９８ｍ，车架断面尺寸４．５５ｍＸ２．３ｍ逡逑Ｘ０．９３ｍ。车辆其余各部分的外形尺寸及技术参数从文献［８３］［８３１中获取，为进一步逡逑简化建模，将车辆简化为如图２－２所示的车辆模型，模型的外形尺寸及技术参数详逡逑见表２－１。逡逑：逡逑图２－１货车照片逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｐｈｏｔｏ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｒｕｃｋ逡逑表２－１车辆模型参数逡逑逦Ｔａｂ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｍｏｄｅｌ逦逡逑逦质量（ｋｇ）逦刚度（Ｎ／ｍｍ）逦■尼系数（Ｎ．Ｓ／ｍ）逦逡逑前轮（ｗ丨、ｍ２）逦２９７逦前轮（知、ｋａ）邋２８０００邋前轮（ｃｔｌ、ｃａ）逦0￣逡逑中轮（ｗ３、／？４）逦４６６逦中轮（ｆｅ、石４）逦３３９００逦中轮（ｃ0、ｃｔ４）逦０逡逑后轮（Ｗ５、Ｗ６）逦４６６逦后轮（＾１５、知６）逦３３９００逦后轮（Ｃｔｓ、ｃｔ６）逦０逡逑车身（Ａ0逦６００００逦前悬架（ｆｃｉ、）ｆｃｓ２）逦６３００逦前悬架（ｃｓＩ、Ｃｓ２）逦２７．３逡逑转惯凡（ｋｇ＊ｍ２）逦５５２５９逦中悬架（ｆｃ、Ｕ）逦７９００逦中悬架（ｃｓ３、ｃｓ４）逦３８．４逡逑转惯／ｒ（ｋｇ＊ｍ２）逦６８９
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.57

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本文编号：2705184