移动荷载作用下桥梁的振动理论及非线性研究

论文题目: 移动荷载作用下桥梁的振动理论及非线性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 桥梁与隧道工程

作者: 沈火明

导师: 赵人达

关键词: 振动理论,几何非线性,动力行为,高墩桥梁,简支梁,连续梁

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文研究工作结合铁道部计划发展项目和西南交通大学基础科学研究基金项目进行。论文工作分为两部分,第一部分为移动荷载作用下简支梁、连续梁振动理论的研究,第二部分为几何非线性对高墩和高墩桥梁动力行为影响的研究。移动荷载作用下简支梁振动理论的研究主要考虑三个问题:(1)推导了二分之一车辆模型作用下简支梁的车桥耦合振动方程,利用MATLAB的数值计算功能,结合Ruge-Kutta法微分方程数值求解原理,编制了基于ODE系列函数求解系统运动方程组的二次开发函数,较好地对车桥耦合振动问题进行数值求解。与Nemark-β法相比较,在保证精度的前提下,较大地缩短了计算所需的时间;(2)在建立简支梁移动荷载作用下的车桥耦合振动力学模型的基础上,从系统仿真的角度出发,建立了车桥耦合振动作用下简支梁动态响应的仿真模型,进而实现了移动荷载作用下桥梁的系统仿真。将仿真实验结果与数值求解所得结果相比较,在保证计算精度的同时,更具有快速、简单和灵活的显著特点。且能将该系统仿真方法推广到其它梁桥;(3)在模拟轨道不平顺的基础上,通过建立车-桥-TMD动力系统振动方程,研究了编组列车过桥时TMD的控制效应、列车过桥时速度对桥梁挠度的影响和TMD对乘坐舒适性的影响,并给出了不同质量比下TMD控制的效果对比曲线,提出了中小跨度桥梁的建议最佳质量比。最后讨论了MTMD对桥梁振动的控制效果。在连续梁振动理论的研究中,本文提出了根据哈密顿原理,应用插值振型函数法来研究多跨连续梁在移动荷载作用下车桥耦合振动的动态响应。经实例讨论分析,给出了多跨连续梁在不同速度移动荷载作用下的数值结果。分析表明,该方法具有很好的收敛性和很高的精度。且通过对结果的分析讨

论文目录:

第1章绪论

1.1 桥梁动力学的研究概况

1.2 桥梁承受的各种动力作用与分析模型

1.3 桥梁非线性动力分析的现状及方法

1.3.1 桥梁非线性分析的现状

1.3.2 非线性分析的方法

1.4 本文研究的主要内容

第2章移动荷载作用下简支梁动态响应的研究

2.1 MATLAB在车桥耦合振动问题中的应用

2.1.1 系统建模

2.1.2 求解原理

2.1.3 算例

2.1.4 结论

2.2 移动荷载作用下桥梁的系统仿真

2.2.1 力学模型的建立

2.2.2 仿真模型的建立

2.2.3 仿真实验

2.2.4 结论

2.3 调质阻尼器对桥梁竖向共振的抑制作用

2.3.1 系统建模

2.3.2 算例分析

2.3.3 MTMD振动控制研究

2.3.4 结论

2.4 本章小结

第3章移动荷载作用下连续梁动态响应的研究

3.1 概述

3.2 假设和公式

3.3 振型函数的确定

3.4 算例分析

3.5 本章小结

第4章几何非线性对高桥墩动力行为的影响

4.1 桥墩动力分析模型的评述

4.2 力学模型及非线性方程的建立

4.2.1 非线性方程的建立

4.2.2 用差分法求解方程

4.2.3 方程的定解条件

4.3 实例计算

4.3.1 墩顶团集质量和弹簧系数的变化对高墩一阶频率的影响

4.3.2 架梁前高桥墩的非线性动力分析

4.3.3 架梁后高桥墩的非线性动力分析

4.4 本章小结

第5章几何非线性对高墩桥梁动力行为的影响

5.1 概述

5.2 梁-墩体系的动力分析模型及基本方程

5.2.1 梁-墩体系的动力分析模型

5.2.2 基本方程

5.3 计算结果分析

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文及科研成果

作者简介

发布时间: 2006-03-06

参考文献

[1].复杂桥梁结构移动荷载识别的理论与试验研究[D]. 陈锋.天津大学2007
[2].基于希尔伯特—黄变换的移动荷载作用下桥梁健康监测方法研究[D]. 阮有兴（Nguyen Huu Hung）.吉林大学2013
[3].基于移动荷载作用下结构响应及小波分析的桥梁损伤诊断研究[D]. 余竹.北京交通大学2014
[4].非齐次弹性动力方程的回传射线分析及结构无损检测[D]. 蒋吉清.浙江大学2008
[5].高架桥系统环境振动评价与减振分析[D]. 彭波.武汉理工大学2003
[6].路面体系分析的多相层合弹性半空间理论[D]. 曹彩芹.西安建筑科技大学2011

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