汽车荷载作用下弹性支承梁桥的动力响应分析

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车桥耦合振动是国内外学者研究的一个热点问题,在过去的研究中通常忽略桥梁下部结构和支座的弹性影响,将桥梁的支承视为刚性支承。大量的研究成果也表明该简化方法合理适用。然而,近年来高架桥梁的大量修建和橡胶支座的广泛应用使我们对车桥耦合振动的研究提出了新的问题:采用橡胶支座的高架桥梁的支承弹性效应影响大,研究这类桥梁的车桥耦合振动,仍然将桥梁的边界条件简化成刚性是否能够满足适用性。围绕这一问题,本文展开了研究。本文运用大型有限元软件ANSYS,建立弹性支承梁桥的结构模型,并通过调节支座刚度K值,研究其变化对桥梁结构动力特性的影响。利用ANSYS获得桥梁结构的自振频率、模态质量、模态刚度以及桥梁的振型参数,最后将这些参数导入到用Fortran语言编制的计算车桥耦合响应的程序中,计算了弹性支承梁桥在汽车荷载作用下的动力响应,并分析了汽车的车速、桥面的平整度和支承的刚度对桥梁动力响应的影响。对弹性支承条件下的简支梁桥和连续梁桥作出研究分析后可得到以下结论:1、行车速度的变化对桥梁动挠度的影响不大;桥面平整度的不同等级对桥梁响应结果的影响较为明显。该结论与在刚性支承条件下所得结果一致。2、弹性支承对桥梁在汽车荷载作用下的动力响应是有影响的,影响的大小与桥梁支承刚度的取值有关。当支承刚度取值较大时,弹性支承对动力响应的影响较小,将桥梁的边界条件简化为刚性仍然适用;当支承刚度取值较小时,弹性支承对动力响应的影响较大,将桥梁的边界条件简化为刚性将产生较大误差,应当考虑支座弹性效应的影响。
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