高海拔峽谷地帶高墩橋梁風(fēng)車橋耦合振動(dòng)的研究.pdf

1、風(fēng)-車-橋耦合振動(dòng)體系是將自然風(fēng)、汽車和橋梁三者作為一個(gè)相互作用、相互影響的力學(xué)分析系統(tǒng)。由于高海拔峽谷地帶具有風(fēng)多、風(fēng)速大、地表極其不平整的特點(diǎn)，橋墩一般修建的較高，風(fēng)對(duì)高橋墩的穩(wěn)定性造成一定的威脅;另外高墩橋梁在風(fēng)場中產(chǎn)生的無規(guī)律振動(dòng)，其對(duì)于車輛在橋上行駛時(shí)會(huì)給乘客的安全性和舒適度帶來非常大的影響，所以高海拔峽谷地帶高墩橋梁風(fēng)-車-橋空間耦合振動(dòng)的研究對(duì)于實(shí)際工程建設(shè)具有重要意義。本課題針對(duì)高海拔峽谷地帶高墩橋梁臥龍溝4號(hào)大橋主橋，

2、利用有限元軟件ANSYS建立橋梁模型進(jìn)行分析，然后進(jìn)行構(gòu)建風(fēng)-汽車-橋梁空間系統(tǒng)耦合振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)一步研究風(fēng)車橋耦合振動(dòng)的機(jī)理與響應(yīng)。文中研究的主要內(nèi)容如下:
　　首先，簡單介紹古典理論中簡支梁橋在車輛荷載下的振動(dòng)響應(yīng)，分析過程中分別將車輛荷載簡化為常量力、簡諧力、集中力以及簧上質(zhì)量等。
　　其次，根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)特性建立兩軸汽車空間模型（具有12個(gè)自由度）并推導(dǎo)出其運(yùn)動(dòng)方程。再根據(jù)車輛運(yùn)行的振動(dòng)性能來研究車-橋耦合振動(dòng)

3、的機(jī)理與響應(yīng)以及進(jìn)行探討橋梁的動(dòng)力學(xué)方程及其解法。對(duì)本論文所依托工程臥龍溝4號(hào)大橋主橋建立的動(dòng)力分析模型進(jìn)行具體的車-橋耦合振動(dòng)研究，進(jìn)而可以對(duì)車輛在橋上行駛時(shí)的安全性及舒適度進(jìn)行評(píng)定。
　　然后，對(duì)臥龍溝4號(hào)大橋橋址處的風(fēng)場進(jìn)行數(shù)值模擬，把風(fēng)荷載中的靜風(fēng)力和脈動(dòng)風(fēng)產(chǎn)生的抖振力、自激力一起施加在橋梁上，進(jìn)而對(duì)橋梁產(chǎn)生的抖振效應(yīng)進(jìn)行整體分析。研究風(fēng)-橋梁系統(tǒng)的非線性耦合振動(dòng)問題，而后利用時(shí)域和頻域的分析方法對(duì)高墩橋梁在風(fēng)場中的抖振效

4、應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)分析和探究。
　　再次，在評(píng)論車輛在橋上運(yùn)行的安全性和舒適性時(shí)，首先對(duì)車輛的安全性進(jìn)行探討，主要從車輛的側(cè)滑、側(cè)傾、側(cè)偏三個(gè)方面進(jìn)行研究，通過對(duì)比不同車速下車輛運(yùn)行的狀況，得出車輛的側(cè)傾以及在橋面行駛時(shí)發(fā)生安全事故與側(cè)向風(fēng)速之間的聯(lián)系，為車輛行駛安全提供保障;然后從車橋振動(dòng)特性和人體的生理機(jī)理方面著手討論，對(duì)不同振動(dòng)狀態(tài)下乘客的疲勞度進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出評(píng)價(jià)車輛平穩(wěn)運(yùn)行的相關(guān)的理論指標(biāo)，對(duì)提高交通運(yùn)行的舒適度有顯著意義。<

5、br>　　最后，對(duì)本文的依托工程臥龍溝4號(hào)橋主橋建立的高海拔峽谷地帶風(fēng)車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析研究;通過對(duì)不同的風(fēng)速、不同的車輛模型、不同的車輛運(yùn)行速度等的情況下風(fēng)車橋耦合振動(dòng)的特性進(jìn)行對(duì)比分析，研究了各條件下對(duì)于橋梁及車輛運(yùn)行的最不利狀況;研究表明:車輛在運(yùn)行中輪胎對(duì)橋面的沖擊（一般呈周期性）對(duì)橋梁的動(dòng)力響應(yīng)起主要作用，振動(dòng)的幅度和橋梁自身結(jié)構(gòu)特性有關(guān);車輛在運(yùn)行中的振動(dòng)狀態(tài)與橋上路面的粗糙度有關(guān)，進(jìn)而影響到風(fēng)車橋耦合振動(dòng)，另外橋