不同车载工况下多跨桥梁的弯曲变形及动力响应研究

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随着社会经济的不断发展及基础设施和交通运输体系的不断完善,对桥梁的健康测试与安全评估也日益成为社会关注的重点,不同工况移动车载作用下桥梁的变形及振动特性研究是桥梁健康状态监测的基础课题。论文通过理论、现场测试及数值模拟对多跨桥梁在匀速行驶、刹车、跑车等几种典型工况车载作用下的变形及振动特性进行研究,主要的研究内容及成果如下:(1)以一相向运动双车载作用下的三跨桥梁为例,运用奇异函数及其微分积分法则推导出桥梁在相应车载作用下的弯矩方程及挠度方程,进一步推广得到了单车载、双车载、多车载分别沿桥梁单向及双向运动时各时刻桥梁的挠曲线,比较了不同车载速度对桥梁各截面弯矩及挠度时变规律的影响,得到了各截面挠度达到最大时,截面与多个车载的相对位置关系。(2)以江苏师范大学玉泉桥为原型,经过简化在Ansys软件中建立了有限元模型,通过施加载荷步,模拟得到了移动车载作用下桥梁的应力及变形特征,分析了车载速度对桥梁最大应力及变形的影响规律。(3)通过无线动静态信号测试系统以及大型结构动态特性测试分析系统,基于环境激励法,测得了徐州和平大桥的振动基频,给出了江苏师范大学玉泉桥的前两阶固有频率、阻尼及振型图;通过车辆在不同运行速度下的跑车、刹车试验,利用无线遥测动态应变测试系统得到了桥梁的最大动变形;利用桥梁动力放大系数与冲击系数的关系式,计算得到了桥梁的冲击系数。(4)基于梁的横向振动理论,通过奇异函数建立了移动车载作用下单跨桥梁的振动响应方程,利用Mathcad软件求解得到了不同车载工况下桥梁振动的位移及加速度响应曲线。以校内双车道玉泉桥为测试对象,利用无线遥测动态应变测试系统采集各次试验中桥梁的加速度响应,讨论了不同工况、不同车速对桥梁各截面位置加速度峰值的影响。该论文有图72幅,表21个,参考文献81篇。
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