基于车桥耦合振动分析的异形钢拱桥通行舒适度评价

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1、AThesisSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringEvaluationofcomfortlevelBasedonVehicle-—bridgeCouplingAnalysisResearchforSteelArchBridgewithSpecial-·shapeWrittenbyLinLong—MajorSubject：BridgeandTunnelEngineeringAdvisors：Prof．ShiYingCollegeofCivilEngineeri

2、ngandArchitectureZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310012，ChinaApril2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：林龙日期：汐肜年f月以19学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。／2、不保密回。(请在以上相应方框内打“√’’)作者签名：材＼慰导师签名：旅犯日期：汐f5[年t-月退Et日期：驯髟年r月谚Et摘要车辆通过桥梁时，会影响桥梁的动力特性，同时也会影响桥梁的使用性能。而桥梁由于振动作用也会反过来加剧车辆的振动；钢桥，尤其是异形钢

4、拱桥，由于自重轻，跨度大，自身刚度小，所以属于较柔的体系桥梁，且因为偏态的特征所以动力性能更加复杂，这种车桥耦合相互作用的影响程度也尤为明显；而汽车的平稳性是评价司乘人员舒适性的主要依据，它反映了汽车振动对司乘人员舒适程度的影响；同时，对城市桥梁而言，汽车通过桥梁时，由于桥梁的振动也会影响行人在桥面上行走的舒适度。因此，开展基于车桥耦合振动分析的异形钢拱桥行车行人舒适度研究，具有一定的理论和现实意义。本文选取杭州正在建设的两座大跨度异形钢拱桥为研究背景，首先采用有限元软件Ansys建立单自由度的质量一弹簧系统来模拟车辆，通过改变弹簧的刚度来实现不同频率的车辆，将其作用

5、在桥梁模型上的不同位置上，对车辆和这两座桥梁进行系统的车桥耦合特性分析；然后采用目前较为流行的车桥耦合振动数值分析方法，即将车辆和桥梁分为两个子系统，分别建立各自的振动微分方程。车辆运动方程的程序采用Matlab进行编制，桥梁模型采用有限元软件Ansys进行建模。车桥耦合的关系通过车轮底部和桥面之间始终保持接触的条件来建立，利用相互迭代的方法进行车桥耦合数值分析，研究了不同桥面等级下不同车速的振动响应，在此基础上编制Matlab程序提取了各种工况下车辆上司乘人员的瞬时振动加速度和振动频率，结合目前常用的国际舒适度评价标准IS02361．1997(E)，对这两座异形钢拱

6、桥的行车舒l适度进行了评价；最后采用Sperling平稳性指标，在车桥耦合振动的环境下，对两旁行人通行的舒适度进行了评价。研究结果表明，两座桥梁的行车舒适度和行人舒适度均满足标准要求，且九沙大桥的整体舒适度优于运河二通道桥梁。本文基于既有有限元软件对大跨度异形钢拱桥进行了车桥耦合振动特性分析并进行了行车和行人舒适度评价，其研究成果对类似桥梁和相关领域的继续研究具有一定的参考价值，同时对这两座桥建成后的养护管理决策提供了参考依据。关键词：异形钢拱桥，质量一弹簧系统，车桥耦合振动，舒适度，振动加速度，桥面不平整度ABSTRACTThedyll龇Ilicpropertyan

7、dcharacterofserviceofalongspanbridgescanbechangedwhenvehiclesrunonit．Andthebridgecanaggravatethevehicularyvibrationwiththevibrationofthebridge；thestructureofsteelbridgeespeciallysteelarchbridgewithspecial—shapeisflexiblewithitslight—weight，longspan，littleseverity,SOitsdynamicpe