大跨度斜拉橋風(fēng)-車-橋動(dòng)力響應(yīng)及拉索疲勞可靠性研究.pdf

1、隨著斜拉橋跨徑增大，其結(jié)構(gòu)更趨輕薄長細(xì)化，結(jié)構(gòu)在交通和風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究已成為工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。目前針對(duì)大跨斜拉橋綜合考慮風(fēng)-車-橋系統(tǒng)相互作用的深入研究開展較少，對(duì)車輛、橋梁和風(fēng)荷載相互作用的過程中，車輛運(yùn)行的安全性、舒適性問題、拉索的疲勞可靠性和橋梁動(dòng)力響應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律缺乏科學(xué)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。動(dòng)力風(fēng)載、車輛和橋梁構(gòu)成了一個(gè)相互作用的復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)，研究該系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理和規(guī)律將對(duì)斜拉橋的安全運(yùn)營、科學(xué)維護(hù)和保障交通安全起到

2、重要的作用。本文圍繞斜拉橋風(fēng)-車-橋動(dòng)力響應(yīng)這一核心，對(duì)所涉及相關(guān)問題進(jìn)行了分析研究。
　　在推導(dǎo)復(fù)雜車輛模型的動(dòng)力方程基礎(chǔ)上，基于模態(tài)綜合分析理論，建立了大跨徑斜拉橋車橋動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算模型，運(yùn)用Matlab編制了斜拉橋車橋動(dòng)力分析程序。對(duì)單車及車隊(duì)荷載下斜拉橋車橋動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了分析研究，探討了斜拉橋車隊(duì)荷載下的共振條件和機(jī)理，對(duì)車輛振動(dòng)響應(yīng)舒適性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，為同類橋梁的設(shè)計(jì)和維護(hù)提出建議。
　　結(jié)合自然風(fēng)的相關(guān)特性

3、，采用譜解法進(jìn)行了斜拉橋空間脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬，給出了極值風(fēng)速概率模型。提出一種能夠全面考慮氣動(dòng)阻尼和氣動(dòng)剛度效應(yīng)斜拉橋時(shí)域抖振分析實(shí)用方法，并編制了相關(guān)的分析程序。在此基礎(chǔ)上，基于國內(nèi)外現(xiàn)有結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠性領(lǐng)域的新近研究成果，開展了斜拉橋抖振概率分析研究。推導(dǎo)并給出了一次強(qiáng)風(fēng)作用下、設(shè)計(jì)使用期內(nèi)的動(dòng)力可靠性計(jì)算公式和過程。對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力可靠性進(jìn)行了初步的探索性研究，并基于時(shí)變抗力模型，對(duì)斜拉橋時(shí)變動(dòng)力可靠性進(jìn)行了分析研究。
　　以

4、車橋動(dòng)力分析和抖振分析研究為基礎(chǔ)，提出一種全面考慮車橋動(dòng)力風(fēng)效應(yīng)的斜拉橋風(fēng)-車-橋動(dòng)力響應(yīng)分析方法，并編制了計(jì)算分析程序，對(duì)風(fēng)-車-橋系統(tǒng)的作用機(jī)理和影響系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的多種因素進(jìn)行了深入的分析研究，指出了風(fēng)-車-橋系統(tǒng)中橋梁結(jié)構(gòu)和車輛的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律；建立了強(qiáng)風(fēng)下車輛過橋的安全分析模型，對(duì)不同氣象條件下和風(fēng)速下影響安全的相關(guān)因素進(jìn)行了分析，為復(fù)雜氣象條件下大跨斜拉橋耐久性、安全性研究和保障災(zāi)害氣象條件下的交通順暢提供了重要的參考和有益的建

5、議。
　　以國內(nèi)某大跨度斜拉橋?yàn)槔?，開展了大跨橋梁車輛荷載譜研究。給出了隨機(jī)車輛荷載數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)值模擬的方法，基于蒙特卡洛原理編制了車輛荷載數(shù)值模擬程序。提出針對(duì)特定大跨橋梁車輛荷載的隨機(jī)過程模型建立的過程和方法。為大跨橋梁的狀態(tài)評(píng)估和疲勞損傷分析奠定基礎(chǔ)。
　　對(duì)大跨斜拉橋拉索的疲勞可靠性進(jìn)行了分析研究。綜合考慮了風(fēng)載和拉索彎曲附加應(yīng)力的影響，進(jìn)行了斜拉索疲勞可靠性分析評(píng)價(jià)，研究結(jié)果為拉索系統(tǒng)的維護(hù)和檢測(cè)提出了建