公路桥梁冲击系数统计分析研究

论文摘要

桥梁结构在行车下的动力响应是桥梁动力学研究的一项重要内容,在运动车辆荷载作用下桥梁结构的变形和应力相比于静载作用下更大。随着我国经济和交通运输事业的迅猛发展,车辆数量、载重量都有了极大的提高,桥梁结构在重载、高速行车作用下的冲击响应问题,越来越受到桥梁研究者的关注。桥梁冲击系数是反映结构动力响应的关键性参数之一,本文围绕试验样本统计分析及数值计算模拟这两个研究方法,在收集了大量试验样本后,对简支及连续梁桥、拱桥进行了冲击系数或应变增大系数统计分析,并利用有限元软件建立模型分析实桥动力特性。利用收集到的大量简支及连续梁桥、拱桥动力试验报告,整理出各桥实测频率、实测冲击系数或应变增大系数及阻尼比资料。由以上实测数据分析结构基频、车速两个因素对实测冲击系数的影响并作了相关分析。利用统计分析软件,比选各种数学模型后建立了最优的梁桥及拱桥实测基频-冲击系数（应变增大系数）关系函数并利用拟合函数取值与工程实测值进行对比,验证其有效性。由同桥实测冲击系数与实测应变增大系数为依据探讨了两系数间关联性。利用有限元软件ANSYS,建立了罗岩大桥车-桥耦合动力模型,计算得到不同车速作用下罗岩大桥理论冲击系数并与实测应变增大系数作对比。改变车辆模型自由振动频率至桥梁二阶竖向振动频率,对比改变前后理论冲击系数大小差异,验证车-桥耦合对冲击效应的放大作用。将有限元计算得出的各工况冲击系数、模态参数同实测值对比分析,评价罗岩大桥结构安全性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁冲击系数研究的目的与意义
• 1.2 研究冲击系数的历史
• 1.2.1 车辆-桥梁动力相互作用研究方法的历史演进
• 1.2.2 国内外相关规范
• 1.3 冲击系数研究现状
• 1.4 冲击系数的主要影响因素
• 1.5 现阶段冲击系数测试方法
• 1.6 本文的研究内容
• 1.7 本章小结
• 第二章 桥梁振动理论及耦合模型的建立及求解
• 2.1 结构及荷载变量参数共同作用下梁的振动
• 2.1.1 梁的弯曲振动方程
• 2.1.2 模型振动平衡方程的求解
• 2.2 匀速移动质量对梁的冲击振动
• 2.3 半车-桥耦合模型对梁的冲击振动
• 2.3.1 车桥耦合方程的建立
• 2.3.2 车-桥耦合振动数值计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 简支及连续梁桥实测冲击系数统计及数据分析
• 3.1 动力试验测试方法
• 3.1.1 试验车辆参数
• 3.1.2 自振特性测试
• 3.1.3 动力响应测试
• 3.1.4 结构动力特性
• 3.2 实测冲击系数统计分析
• 3.2.1 冲击系数测试结果
• 3.2.2 冲击系数趋势分析
• 3.3 实测冲击系数样本SPSS 回归分析
• 3.3.1 几种常见的曲线模型
• 3.3.2 基频-冲击系数数学模型的比选
• 3.4 本章小结
• 第四章 拱桥实测应变增大系数统计及数据分析
• 4.1 拱桥自振特性
• 4.2 拱桥应变增大系数与冲击系数的关联性
• 4.3 拱桥实测应变增大系数统计分析
• 4.3.1 实测应力增大系数统计
• 4.3.2 实测应变增大系数趋势分析
• 4.4 实测应力增大系数SPSS 回归分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 工程实例有限元分析及试验验证
• 5.1 桥梁概况及有限元模型
• 5.1.1 罗岩大桥概况
• 5.1.2 车-桥体系有限元模型
• 5.2 模态分析与试验验证
• 5.2.1 模态分析
• 5.2.2 试验验证
• 5.3 行车动力响应有限元模拟与试验验证
• 5.3.1 行车动力响应有限元模拟
• 5.3.2 实测结构动力响应
• 5.3.3 动力增大系数实测值与理论冲击系数对比分析
• 5.4 行车动力响应变参数有限元模拟
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果