车辆荷载作用下斜拉拱桥动力响应分析及模型车振试验研究

作     者：朱克兆 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵跃宇

授予年度：2008年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：斜拉拱桥 车振 冲击系数 模型试验 

摘      要：随着交通事业的蓬勃发展,桥梁结构不断向大跨径和轻型化方向演变,而车辆荷载以及行车速度也在不断的提高,通过桥梁的交通量日益密集,这些变化使得车辆荷载对公路桥梁结构的动力效应变得的更加显著。大跨度斜拉钢管混凝土拱桥作为一种近年来出现的新型组合桥梁,其结构形式新颖独特,兼备了斜拉桥与拱桥的优点,目前在实际工程中已经得到了应用,但对其理论的研究尚处于起步阶段。有鉴于此,本文以湘潭市湘江四大桥为背景,就斜拉拱桥在车辆荷载作用下的动力响应问题进行分析探讨,主要开展了如下工作: (1)利用大型通用有限元软件ANSYS建立了斜拉拱桥的空间有限元模型,在考虑桥面平整度的前提下,分别针对桥面障碍、行车速度、车辆载重、阻尼和有无斜拉索的情况,对斜拉拱桥在车辆荷载作用下的动力响应进行了分析计算,探讨了冲击系数的变化趋势;(2)结合相似第二定理和量纲分析法对斜拉拱桥模型进行动力相似分析,建立了适合于车振试验需要的动力模型结构;通过斜拉拱桥模型进行车辆振动试验,测得结构实际的频率、振型和冲击系数,并与理论计算结果进行对比。 分析结果表明,桥面平整度、桥面障碍、行车速度、车辆载重、阻尼等均对结构的动力响应影响很大,特别是桥面障碍;斜拉索的存在将大大改善1/4跨拱肋的在车振时的受力性能。