波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥车桥耦合振动研究

发布时间：2020-11-15 10:35

　　 波形钢腹板组合箱梁桥与混凝土腹板箱梁桥相比,由于其诸多的优点,近年来在桥梁建设中被广泛使用。其结构形式由最初的简支梁发展为现在的连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥、组合结构等,其中波形钢腹板组合箱梁连续梁桥、连续刚构桥使用最为广泛。对于这种新型结构,许多学者对其静力性能已经做了深入的研究,并取得丰硕的成果。但对其动力性能方面的研究依然不足,目前波形钢腹板组合箱梁桥动力性能的研究主要针对简支梁桥展开,其次针对连续梁桥,而对于波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥动力性能研究的相关文献很少。由于波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的跨度越来越大,现代交通的车流量和载重量都有很大的增长,该桥型在车辆荷载作用下的动力响应很明显。为了保证行车的安全性和舒适性,研究波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的动力性能是非常必要的。本文以兰州市北环路小砂沟大桥为工程背景,研究波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的动力特性及车桥耦合振动响应,主要工作及结论如下:(1)总结了桥梁动力分析的原理及方法,重点阐述了有限元法在结构动力分析中的应用。选取了7自由度两轴空间整车模型和9自由度三轴空间整车模型,建立了车辆运动方程及车桥耦合振动系统运动方程。(2)采用有限元软件ANSYS建立了波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的空间全桥有限元模型,对其动力特性进行了分析,并与混凝土腹板连续刚构桥动力特性对比分析表明:波形钢腹板连续刚构桥的竖向刚度略小于混凝土腹板连续刚构桥,其横向抗弯刚度和扭转刚度相比于混凝土腹板连续刚构桥有明显的下降。(3)将ANSYS建立的空间全桥有限元模型导入多体系统动力学软件UM中,并在UM中建立车辆模型,生成不同等级的路面不平顺度。(4)设定相关参数,分析车速、桥面不平顺、车辆载重量及车辆轴数对波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的动力响应。发现车速的增大、桥面不平顺等级的降低、车辆载重量的增大都会加剧波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的车桥耦合振动。三轴车对车桥耦合振动的影响大于两轴车。波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥的车桥耦合振动比混凝土腹板连续刚构桥的要明显。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U448.23
【部分图文】：

波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥车桥耦合振动研究的特性，提出用平钢腹板来替换传统箱梁的混凝土腹板并将预应力钢筋外置国工程师按照此观点建造了首座平钢腹板箱型梁桥—— Ferte-saint-Aubin 桥和使用过程中，发现了平钢腹板箱型梁桥有很大的缺陷。由于钢材的弹性模的弹性模量相差很大，在顶底板与腹板连接处，平钢板约束了顶底板的纵向位翼缘板的预应力损失较大。针对此问题，国外的许多学者又做了大量的试验研学者 Pierre Thivans 提出用波形钢腹板来替换平钢腹板的观点，这一方法有钢腹板在纵桥向的伸缩问题[6]。波形钢腹板预应力组合箱梁桥构造图如图 1桥型首先在法国、德国等欧洲国家得到快速发展。世界上首座波形钢腹板预型梁桥——Connac 桥 1886 年在法国建成。之后，世界各国的学者都对该桥量的研究和应用，结构形式从简支梁桥到连续梁桥，再到刚构桥和斜拉桥，断增大。

法国Cognac桥（连续梁桥）

法国maupre桥（连续梁桥）
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本文编号：2884660