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基于车桥耦合的钢箱梁桥面板局部振动研究

刘鑫  
【摘要】:我国交通运输系统的大规模建设使得带有轨道交通线路的大跨度缆索承重桥大量兴建,这在客观上促进了车-桥/轨道动力相互作用研究的深入,然而以往的研究大多专注于结构的总体动力响应,并未开展耦合振动精细化分析对桥梁结构的局部振动问题及轨道车辆的动力响应的影响研究。本文针对桥梁杆系模型在车-桥/轨道耦合振动研究中存在的问题和不足,为完善车桥系统振动性能评价指标,建立桥梁精细化分析模型进行车-桥/轨道耦合振动动力响应研究,主要完成了以下几个方面的工作:(1)根据达朗贝尔原理推导了二系悬挂的四轴轨道车辆空间振动分析模型,随后引入了桥梁动力平衡方程,简要介绍了车桥系统的耦合条件,最后对轨道不平顺概念进行了说明,为建立桥梁精细化分析模型进行车-桥/轨道耦合振动动力响应研究提供理论基础。(2)基于结构分析与评估集成平台IPSAA,以轨道槽型梁节段和扁平闭口钢箱梁为背景,分析了板壳有限元模型和有限元杆系模型的静力差异、模态差异和移动荷载列作用下的动力响应差异,验证在车-桥/轨道耦合振动分析中建立桥梁精细化分析模型的必要性。(3)采用理论分析方法对移动荷载列作用下简支梁的共振影响因素和原理进行了研究,随后基于简支梁的三个共振条件分析了移动荷载列作用下桥面板的共振条件,最后采用轨道车辆-桥梁-风动力分析程序VBWD,以轨道交通槽型梁为工程背景,全面分析了槽型梁板壳模型在不同轨道车辆编组作用下车辆运行速度对车桥系统动力响应的影响。(4)考虑桥面板局部振动的车桥振动分析,以上海崇明越江通道长江大桥主通航孔桥为工程背景,分别建立了杆系模型和板壳模型,对比了考虑桥面板局部振动后两种分析模型的车桥系统动力响应差异,随后对板壳模型中主梁不同位置处的桥梁动力响应开展研究,最后对不同轨道车辆运行速度下板壳模型的车桥系统动力响应与规范限值进行了对比。


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