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简支板梁桥车桥振动的横向分布特性研究

许峰炜  
【摘要】:随着国民经济的发展,对交通的需求日益提高,众多的高速公路及城市快速干道相继修建。公路桥梁上行驶车辆的轴重加重、速度提高,车流密度也相应提高。同时,简支板梁桥又是小跨径桥梁最常用的桥型之一,因此,移动车辆荷载引起的简支板梁桥动力效应越来越被工程技术界所关注。 本文首先介绍了桥梁动力学的基本理论及数值计算理论,然后将板梁桥简化为欧拉伯努利梁,分别采用移动荷载及车桥振动模型进行板梁的动力响应及冲击系数分析。最后,通过对移动荷载的简化,提出了板梁桥动力响应横向分布的概念,应用有限单元法和解析法分析了窄桥和宽桥的动力响应。具体内容如下: 1、以板梁桥的单块板梁为研究对象,将板梁桥简化为欧拉伯努利梁。首先,用移动荷载对板梁的动力响应进行分析,同时建立了板梁的有限元模型,将数值结果与解析解对比,然后分析了不同跨径不同速度下板梁的动力响应,在此基础上又分析了板梁桥的冲击系数,并考虑了速度与跨径对冲击系数的影响。其次又用车桥振动模型对板梁桥进行分析,建立了车桥振动微分方程,并用Newmark法进行求解,同样分析了不同跨径不同速度下板梁的动力响应,在此基础上又分析了板梁桥的冲击系数,并考虑了速度与跨径对冲击系数的影响。并与移动荷载模型对比,同时得到的冲击系数又与规范规定的冲击系数进行了对比。 2、以板梁桥整桥为研究对象,采用移动荷载来模拟车辆荷载,通过对移动荷载的简化及假设,提出了板梁桥动力响应横向分布的概念,推导了计算板梁桥各梁动力响应的解析解,并建立了板梁桥的有限元模型对板梁桥进行有限元分析,对两种方法所得结果进行比较分析。并且分别对窄桥及宽桥进行分析,得出公式的适用性。并用本文方法与规范方法的计算结果进行对比,验证本文方法的正确性和规范的安全性。 本文提出的研究方法和成果,将为简支板梁桥的动力分析的进一步研究提供一定的理论依据,也对简支板梁桥的动力设计及移动荷载识别有一定的参考作用。


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