連續(xù)波紋鋼腹板PC組合箱梁橋車橋耦合空間振動(dòng)響應(yīng)研究.pdf

1、對于車-橋系統(tǒng)耦合振動(dòng)的分析研究自始自終都是橋梁動(dòng)力學(xué)科的炙熱課題，以往的分析研究成果證實(shí)了，在行駛的汽車荷載下，橋梁發(fā)生的變形和內(nèi)力將比相同靜止不動(dòng)荷載作用下的要大。在一般的情況下，雖然橋梁結(jié)構(gòu)在車-橋耦合振動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生整體失效破壞，但是橋梁在移動(dòng)車輛下的局部振動(dòng)會(huì)引發(fā)橋梁開裂、疲勞等破壞。近年來在我國，波紋鋼腹板PC組合箱梁是興起的橋梁型式，因此關(guān)于其車橋耦合振動(dòng)的研究，還沒形成系統(tǒng)的理論。所以對該類型橋的車橋耦合空間振動(dòng)有必要

2、研究。
　　首先，本文推導(dǎo)建立波紋鋼腹板PC組合箱梁橋與車輛的耦合作用的振動(dòng)方程；然后，用離散模態(tài)疊加法和Newmark-β時(shí)域逐步計(jì)算法對耦合振動(dòng)方程求解，采用Matlab語言編寫該兩種方法結(jié)合使用的求解程序；最后，分析了該連續(xù)箱梁在移動(dòng)車輛荷載下的空間振動(dòng)響應(yīng)及其沖擊系數(shù)與車輛移動(dòng)速度、車輛間距、路面不平度、橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比等變化關(guān)系，同時(shí)將多車激勵(lì)下橋的振動(dòng)響應(yīng)和沖擊系數(shù)對比于單車作用下的結(jié)果。
　　研究結(jié)果表明：在車輛

3、荷載行駛于連續(xù)波紋鋼腹板PC組合箱梁橋的最左邊車道上時(shí)，橋梁任意跨的最大動(dòng)位移并不是出現(xiàn)在車輛行駛于該跨的跨中，而是在該跨徑的跨中位置附近；任意跨的動(dòng)位移都繞著其靜撓度上下波動(dòng)，邊跨的空間振動(dòng)響應(yīng)大于中跨的空間振動(dòng)響應(yīng)，該連續(xù)箱梁的空間振動(dòng)響應(yīng)由低階振型為主，高階振型對其影響不顯著；該箱梁橋的任何一跨的豎向振動(dòng)響應(yīng)沿著橫橋方向從上到下、從左到右逐漸減小，沿著縱橋方向先增大后減小，且在跨中位置附近出現(xiàn)最大值；該橋的任何一跨的橫向振動(dòng)響應(yīng)沿

4、著橫截面從上到下有著減弱的趨勢，從左到右有著中間小、兩端大且相等的趨勢，在縱橋方向與豎向振動(dòng)有類似的變化規(guī)律；該箱梁橋的任何一跨的的縱向振動(dòng)響應(yīng)沿著橫截面從上到下有著大致均勻的變形，跨中截面的縱向振動(dòng)從左到右基本保持不變，在跨中以左截面的縱向振動(dòng)有從左到右增大趨勢，在跨中以右截面的縱向振動(dòng)有從左到右減小趨勢，在該橋的縱橋方向有著逐漸變小的趨勢；箱梁橋豎向振動(dòng)中最大動(dòng)擾度并不是隨著車輛個(gè)數(shù)的增加而出現(xiàn)線性變大的；箱梁橋的橫向和縱向振動(dòng)中最

5、大動(dòng)撓度和車輛的個(gè)數(shù)大致呈線性關(guān)系；各跨的最大動(dòng)撓度隨著車輛車速增大的變化是隨機(jī)波動(dòng)的；各跨跨中最大動(dòng)位移隨著速度差的增大而減小，但當(dāng)速度差達(dá)到20m/s時(shí)，跨中最大動(dòng)撓度卻基本保持不變；橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比對該箱梁橋的豎向沖擊系數(shù)影響比較明顯，阻尼比越小，所對應(yīng)的沖擊系數(shù)越大，隨著阻尼比增大，沖擊系數(shù)卻減小，但當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼增大到一定值時(shí)，沖擊系數(shù)卻基本保持不變；路面不平度是橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要影響因素之一，光滑路面下沖擊系數(shù)隨著車速增大的變化幅

6、度不大，路面等級越差，沖擊系數(shù)隨著速度增加的變化幅度就越大；兩個(gè)自振頻率相近的車輛，其所對應(yīng)的沖擊系數(shù)隨速度是隨機(jī)波動(dòng)的，總體上來看，在速度較小時(shí)，自振頻率相近的兩車對應(yīng)的沖擊系數(shù)差別較大，但當(dāng)速度達(dá)到一定值后，沖擊系數(shù)差別較?。粵_擊系數(shù)與車輛之間距離的關(guān)系是波動(dòng)的；車輛載重的增加會(huì)導(dǎo)致沖擊系數(shù)的提高，但提高的幅度較小，因此車輛的載重因素對沖擊系數(shù)的影響不顯著；兩車工況下的沖擊系數(shù)隨著車速的增大是隨機(jī)變化的，圍繞著單車工況下的沖擊系數(shù)與