大件运输车载下曲线梁桥仿真分析与性能评估

作     者：朱乐乐 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张景峰

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：曲线梁桥 大件运输车辆 仿真分析 参数分析 可靠度理论 性能评估 

摘      要：随着我国社会经济发展,公路桥梁通行大件运输车辆的需求愈发迫切,对大件运输车载作用下保障桥梁结构安全提出了新的挑战。此外,曲线梁桥在公路桥梁中应用较广,但由于其结构形式复杂,力学路径不清晰,导致重载车辆下曲线梁桥发生破坏的事故频发。因此,针对上述问题,开展了大件运输车载下曲线梁桥可视化仿真分析及其通行性能评估方法的研究。为达到该研究目的,首先,对曲线梁桥的分析理论及受力特性进行了探讨;其次,在所在团队研发的随机车流—桥梁耦合振动分析系统(Bridge Dynamic Analysis System,简称BDANS)的基础上,开发了大件运输车辆—曲线梁桥耦合振动分析模块;再次,基于此分析模块,对大件运输车载下曲线梁桥的空间响应进行了仿真分析,研究了不同因素对大件车载下曲线梁桥空间响应的影响程度;最后,考虑安全性和耐久性要求,在可靠度理论的基础上,建立了大件运输车辆通行曲线梁桥的性能评估方法。主要工作如下:(1)通过推导曲线梁微分平衡方程,探讨了影响曲线梁桥力学性能的因素;(2)针对目前在大件运输车辆通行曲线梁桥仿真分析方面的不足,补充完善了大件运输车辆作用下曲线梁桥动态仿真分析理论,通过解决曲线梁桥斜支承约束条件处理、大件运输车辆行驶轨迹仿真、车辆离心力作用及分配等问题,建立了大件运输车辆—曲线梁桥耦合振动分析系统,实现了大件运输车辆过曲线梁桥的动态精细仿真分析,并验证了该系统的准确性;(3)基于已建立系统的动态仿真分析功能,对多种不同结构形式的曲线梁桥进行五种典型大件运输车载下的仿真分析,并结合仿真分析的数据,探讨了曲率半径、支承方式、截面形式及跨径等因素对曲线梁桥弯扭耦合效应的影响程度,路面粗糙度、曲率半径及车速对曲线梁桥振动响应的影响程度;(4)基于可靠度分析方法,分别确立抗扭可靠度性能、抗裂可靠度性能以及抗倾覆可靠性评估的失效准则和功能函数;提出基于承载能力极限状态、正常使用极限状态及抗倾覆稳定性的大件运输车辆通行曲线梁桥的性能评估方法,并进行实际算例分析。