混凝土連續(xù)曲線梁橋在車輛荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、近年來(lái)隨著我國(guó)公路建設(shè)和城市道路交通的快速發(fā)展，曲線梁橋被廣泛應(yīng)用于高速公路的跨線互通、大跨橋梁的橋頭引道和大型立體交叉中，其中多數(shù)為混凝土曲線梁橋。曲線梁橋的靜力計(jì)算理論在過(guò)去的幾十年中取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但對(duì)混凝土曲線梁橋的動(dòng)力行為研究甚少，認(rèn)識(shí)也不夠深入，對(duì)混凝土曲線梁橋的動(dòng)力設(shè)計(jì)尚無(wú)明確的依據(jù)可循。我國(guó)的曲線梁橋汽車荷載沖擊系數(shù)的取值目前仍普遍采用直線梁橋的研究成果，對(duì)其合理性缺少足夠的研究。因此，開展曲線梁橋的動(dòng)力行為研究對(duì)完善

2、曲線梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、規(guī)范沖擊系數(shù)的取值方法、養(yǎng)護(hù)管理和壽命評(píng)估具有重要的意義。曲線梁橋受力彎扭耦合作用效應(yīng)明顯，實(shí)際工程中多采用抗彎扭剛度大的箱形截面。為此，本文以曲線箱形橋梁為對(duì)象，對(duì)其動(dòng)力特性及車輛荷載作用下的動(dòng)力行為開展理論和試驗(yàn)研究，主要研究成果如下：
　　1、基于剪力柔性梁格理論，充分考慮翹曲剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，對(duì)已有的計(jì)算模型進(jìn)行改進(jìn)，提出了適于曲線梁橋動(dòng)力分析的三梁式模型，通過(guò)環(huán)境振動(dòng)測(cè)試和實(shí)體模型的動(dòng)力分析結(jié)

3、果驗(yàn)證了模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，基于通用軟件ANSYS，采用12自由度的空間3軸車輛模型，聯(lián)合采用空間梁?jiǎn)卧唾|(zhì)量單元、彈簧阻尼單元對(duì)車輛和橋梁模型進(jìn)行離散，分別建立車輛和橋梁的有限元模型，綜合考慮離心力、橋面不平度及其速度項(xiàng)的影響，提出了一種簡(jiǎn)便的求解曲線梁橋車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值分析方法，并通過(guò)橋梁的動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。
　　2、應(yīng)用前面提出的模型和方法研究了單車荷載作用下，橋面不平度、曲率半徑、車輛行

4、駛偏心、輪胎的剛度和阻尼、橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比、橋梁跨數(shù)、主梁的支承類型和橋梁縱坡等多個(gè)針對(duì)曲線梁橋主要特征的參數(shù)對(duì)的橋梁的內(nèi)力、位移和墩柱動(dòng)力響應(yīng)的影響，計(jì)算了相應(yīng)工況的動(dòng)力放大系數(shù)并進(jìn)行了比較分析。隨后研究了橫向加載車道數(shù)、縱向加載車輛數(shù)、車頭間距和車速對(duì)車隊(duì)荷載作用下橋梁動(dòng)力響應(yīng)的影響。分析結(jié)果為橋梁分析實(shí)例的選擇、分析和曲線梁橋沖擊系數(shù)公式的確定提供了重要的參考依據(jù)。
　　3、在考慮隨機(jī)橋面不平度及其速度項(xiàng)影響的基礎(chǔ)上，根據(jù)d’

5、Alembert原理推導(dǎo)了車輛由于加、減速阻力的影響而產(chǎn)生的荷載轉(zhuǎn)移和制動(dòng)力分配的具體表達(dá)式，并在變速行駛車輛－橋梁耦合振動(dòng)分析中給予了考慮?；谇拔奶岢龅姆椒ǎ捎米兓臅r(shí)間步長(zhǎng)和車速，研究了制動(dòng)力上升時(shí)間和車輛制動(dòng)位置對(duì)制動(dòng)過(guò)程中橋梁動(dòng)力響應(yīng)的影響，以及加速行駛車輛以不同初速度和加速度通過(guò)橋梁時(shí)對(duì)橋梁的動(dòng)力響應(yīng)和沖擊效應(yīng)的影響。結(jié)果表明了車輛變速行駛對(duì)車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)有較大影響。
　　4、根據(jù)大量混凝土連續(xù)曲線梁橋?qū)嵗能嚇蝰?/p>

6、合振動(dòng)分析結(jié)果，采用取上界包絡(luò)線的方法給出了不同橋面等級(jí)下橋梁不同位置的沖擊系數(shù)與圓心角和結(jié)構(gòu)豎向彎曲振動(dòng)基頻的函數(shù)關(guān)系。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，橋梁不同位置的內(nèi)力、位移和支座反力的沖擊系數(shù)差別很大，為此分別給出了不同關(guān)鍵截面的內(nèi)力和位移的沖擊系數(shù)計(jì)算公式。曲線梁橋沖擊系數(shù)隨著圓心角和豎向彎曲振動(dòng)基頻的增大而減小，與我國(guó)現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中所給的直線梁橋沖擊系數(shù)－基頻的關(guān)系恰好相反，因此采用現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行跨度較大的曲線梁橋動(dòng)力設(shè)計(jì)是偏于不安全的。