自然风与移动车辆荷载作用下的下承式拱桥振动分析

论文摘要

大跨度桥梁结构在风荷载和移动车辆荷载作用下都会发生相应振动，当荷载达到一定数值以后不但会影响桥梁结构本身的安全，还会影响桥上车辆和行人的安全。同时，在经历风荷载和车辆荷载的长期作用下桥梁结构也会出现疲劳损伤，影响结构的耐久性。这些影响在桥梁结构的前期设计和后期健康评估中都是必须考虑的因素，应当引起高度重视。因此开展对风和移动车辆荷载作用下桥梁振动研究具有非常重要理论意义和实用价值。本文针对一座下承式拱桥，研究其在风荷载和移动车辆荷载作用下的振动响应。本文主要研究内容如下：（1）介绍了自然风与移动车辆荷载作用下桥梁振动研究的意义，以及现阶段国内外在该领域的研究现状和研究成果，并阐述了目前在该领域研究存在的问题，提出了本文的主要研究内容。（2）论述了桥梁和车辆的抗风理论和移动荷载在用下桥梁的振动理论，并在此基础上，介绍了狄克曼舒适性评价指标。（3）应用谐波合成法模拟了桥址处脉动风场，建立三维有限元模型，分别对考虑与不考虑拱肋风荷载和竖向脉动风荷载的影响，对桥梁抖振响应进行了对比分析，并对桥梁风振舒适性进行了评价。最后对考虑与不考虑非线性两种情况进行了抖振响应分析，并对两种情况下的响应结果进行对比分析。（4）将车辆过桥时的荷载曲线简化为三角形分布，分别模拟了按四辆车组成编队和连续四辆车组成车列双向对开过桥的情况，建立三维有限元模型进行了对比研究，并对桥梁的车振舒适性进行了评价。最后将风-车联合作用的响应结果与分别单独作用的响应结果进行了对比分析。（5）总结了本文的研究内容和成果，并指出本文对风车作用下桥梁结构振动研究中存在的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 桥梁抗风研究现状
• 1.2.2 车-桥相互作用研究现状
• 1.2.3 车辆抗风研究现状
• 1.2.4 风-车-桥系统振动研究现状
• 1.2.5 舒适度评价研究现状
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 本论文提出的问题及研究的内容
• 第2章 桥梁和车辆抗风理论
• 2.1 风荷载特性
• 2.1.1 平均风与脉动风
• 2.1.2 风速随高度变化规律
• 2.1.3 风速谱
• 2.2 脉动风场的数值模拟
• 2.3 风致抖振理论
• 2.4 作用于车辆上的风荷载
• 2.5 本章小结
• 第3章 移动荷载作用下桥梁振动理论
• 3.1 移动荷载过桥模型
• 3.2 移动质量过桥模型
• 3.3 移动簧上质量过桥模型
• 3.4 车辆荷载简化为节点三角形分布理论提出
• 3.5 狄克曼舒适度评价指标
• 3.6 本章小结
• 第4章 风荷载作用下桥梁抖振响应分析
• 4.1 分析参数及模型
• 4.2 风致抖振分析
• 4.3 风振舒适度评价
• 4.4 几何非性线性分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 移动荷载作用下桥梁振动响应分析
• 5.1 分析参数及车辆布置
• 5.2 车致振动分析
• 5.3 车振舒适度评价
• 5.4 风-车联合作用振动分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录：攻读学位期间所发表的学术论文目录及参与项目