桥梁顶升改造对行车舒适性影响研究

发布时间：2020-10-13 11:53

　　 顶升施工是一种近期发展较快的桥梁改建方法,在不破坏桥梁主体结构的前提下通过抬高所需改造的各跨桥梁的标高从而实现连接新建道路以及提高桥下净空等功能,其经济性好、施工周期短以及对社会影响小的特点使得其得到了越来越多的关注。由于顶升改造并不改变桥梁各跨的上部结构,因此改造后桥面道路纵断面线形的优化主要依靠调整桥面各处铺装厚度等恒载值的大小。然而桥面恒载可调整的富余空间有限,因此在许多情况下难以得到平顺的道路纵断面线形。对于难以满足平顺要求线形的交点处目前通常采用直接连接相邻两跨结构的方法进行线形连接,使得此处产生带有一定坡差的折点。当车辆行驶过折点附近时由于其路线的不平顺导致车身产生振动,致使车内乘客产生不舒适感,甚至影响行车安全,车辆振动所产生对路面的动荷载亦会加剧折点附近路面的破坏。为控制顶升改造道路上产生的折点对乘客及路面的影响,本文从行车舒适性以及车辆对路面的动荷载的角度对不同条件下的道路折点进行分析与研究,从而得到各等级道路顶升改造中纵断面线形上折点坡差的控制标准。本文通过总结与比较,选择加权加速度均方根值指标进行行车舒适性评价,并选择二分之一车辆模型作为简化模型建立人体及车辆各构件的运动方程,使用拉普拉斯变换进行求解,并将求解过程编译为Matlab计算程序,利用此程序分析计算车辆参数、行驶速度、乘客位置以及道路线形要素对人体行车舒适性的影响。其次,选择了车辆轮胎对路面的最小荷载作为车辆行驶安全性的评价指标,并选取最大荷载及动荷载系数作为车辆对路面荷载情况的分析指标,在前文计算所得车辆振动方程组的基础上建立车辆对路面的荷载方程,并编制为Matlab计算程序。利用此程序分析计算车辆参数、行驶速度以及道路线形要素在车辆对路面荷载情况中的影响。从行车舒适性、安全性以及对路面荷载情况的角度利用所得的研究成果,计算得到了不同等级公路及城市道路在顶升改造中其道路纵断面线形上折点的坡差控制标准。利用研究成果,对苏州太湖稍大桥顶升改造后道路纵断面线形上所产生的折点进行分析,验证工程的可行性。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：U445.6;U441.7
【部分图文】：

．低、技术等级低Ｗ及通行能力差等问题的限制，不能满足目前道路及桥梁的发展需求，??成为了桥梁建设中亟待解决的问题。??在各种交通基础建设飞速发展的过程中，尽管设计部口与决策部口综合考虑了经济??社会的长远发展及其他方面的需求，但是在多年后仍然会遇到诸多与现实发展需求不相??匹配的情况，因而产生诸如航道等级提高、道路行车净空加高、对路线线形指标及路线??与周围环境相融合等方面要求提高等方面的要求，需要对跨河桥梁或高架进行技术改造，??使得其满足新的功能要求。当桥梁结构承载力仍然满足行车要求的前提下，对桥梁、高??架等进行拆除重建从而满足新的线形要求不仅会造成巨大的浪费，而且工期较长，因而??对社会、环境等造成较为不良的影响。??桥梁顶升利用原有上跨结构，通过切割域台帽而后利用千斤顶将其抬高至设计标高??要求，继而接长桥梁域柱的手段来改变桥面标高从而使得其满足新的规划要求，作为一??种新型的桥梁改造技术，在处理桥下净空不足、桥梁沉降Ｗ及旧桥与新桥的合巧等方面??的问题方面具有独特优势。顶升施王时充分利用老桥结构进行改造，因此较之拆除重建，??其突出的施工快捷、造价较低、社会影响小的优点使其越来越成为城市建设与管理者在??桥梁及高架改造决策中的重要方案。??

围即桥面铺装的最大加铺厚度及创削厚度有限，因此当桥梁所需顶升的高度较大时，改??造后道路纵断面难＾＾设计出平顺的竖曲线。针对此情况，在各跨相连接处通常采用直接??连接的方法，因而在各跨连接处产生了具有一定坡差的折点（如图１－２）。当车辆行驶过??这些道路折点处时受其线形不平顺的影响可能会产生一定的振动，当折点坡度较小时人??体基本感受不到此振动，而当折点坡度较大，所产生的车辆振动可能较为剧烈，致使车??内人员的行车舒适性Ｗ及车辆的行车安全性产生不良影响，并可能加速折点附近路面结??构的破坏。??－??

系统的输入，而所诱发的车辆轮胎、悬架、车身Ｗ及座椅等构件的弹性振动与阻尼振动??为振动的主要形式，最后这些振动传递给人体，迫使人体在也理上与生理上产生一定的??不适感，作为系统的输出得Ｌ义反映，如图２－２所示。??输入系统?振动系统?输出系统??、轮胎、车身、座椅等?、人体在屯、理、生理上??纵断面线形的突变?弹性阻尼构件构成的?对振动的反应??????Ｉ?系统??????图２－２?＂人一车一路＂系统振动系统框图??车辆在道路上行驶时，车辆会发生垂向、横向Ｗ及纵向的俯仰运动。这些各个方向??上多自由度的振动对人体的各个部位产生不同的频率，不同振幅的振动。车辆的横向振??动主要由路面横向的不平整使得其左右轮处产生不均匀起伏造成，而本文主要研究分析??道路纵断面上的折点对车辆及人体的影响。因此，假定道路横断面线形为标准的平整线??形，车辆及人体的横向水平振动不作主要考虑对象。当车辆经过折点断面时，无论行驶??方向如何，总是从坡度较大处驶向较小处，由于车辆的惯性，在行驶过折点的瞬间轮胎??会脱离地面，车速越快，脱离的距离越长，因此，待车胎重新接触地面是会产生垂向的??１０??
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本文编号：2839137