论文部分内容阅读
近年来,随着我国经济的快速发展,桥梁车辆载重和行车速度的不断增大,车桥耦合振动问题更加突出。为保证桥梁结构的安全性、耐久性以及行车的安全性和平稳性,有必要对车桥耦合振动问题进行深入研究。目前,关于组合梁桥的车桥耦合振动及其影响因素的研究并不多,本文以钢-混凝土组合梁桥为研究对象,基于部分粘结Timoshenko组合梁理论,重点研究了结构车桥动力相互作用。本文的主要研究内容、研究方法和研究成果有:(1)针对组合梁桥的车桥耦合问题,将车和桥分别简化为弹簧-阻尼-质量系统和基于Timoshenko梁理论的部分粘结组合梁,推导得出车桥耦合振动的控制方程,用状态空间法求解桥梁的自由振动方程,得到自振频率和振型,进而用模态叠加法求解结构的强迫振动问题。利用MATLAB软件编制计算分析程序,采用既有文献中的组合梁模型参数,得到两端简支组合梁的前10阶固有频率和模态,与既有文献的结果对比,验证了本文方法的可行性以及实用性。(2)以某座组合梁桥为背景,应用已开发的车桥耦合振动响应分析程序,对车辆移动荷载下的钢-混凝土组合梁桥的车桥动力相互作用进行分析。分析结果表明,本文的理论推导结果与Yang等所分析结论吻合良好。从结果中可以看出,当梁基频的偏移频率接近车的基频时,车桥会发生共振响应。(3)以某座简支钢-混组合梁桥为算例,应用已开发的车桥耦合振动响应分析程序,分别对不同的车速、车辆载重、桥面不平整度等级、剪力键刚度下车桥耦合振动响应进行了数值计算,分析了这四个关键要素对车桥耦合动力响应的影响规律。研究结果表明,车速、车辆载重、桥面不平整度、剪力键刚度等是影响车桥耦合振动响应大小的显著因素。本文研究成果可为组合梁桥车桥耦合振动分析奠定研究基础,为基于动力响应的桥梁损伤检测方法提供理论基础,对组合结构桥梁设计施工、日常运营维护有十分重要的理论和实际意义。