考虑徐变影响的混凝土公路桥梁车-桥耦合振动研究

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1、北京交通大学硕士学位论文考虑徐变影响的混凝土公路桥梁车—桥耦合振动研究姓名：薛凌翔申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：刘保东20080601中文摘要摘要：车一桥共振问题是桥梁工程动力学研究中的一项重要课题。前人已经从理论和实践上证实了，在移动车辆荷载作用下，桥梁结构将产生比相同静荷载作用下更大的变形和应力。混凝土收缩和徐变是粘弹性材料的一种固有时变特性。混凝土的收缩徐变和车辆超载是大跨度连续梁(刚构)桥主梁下挠严重的主要因素之一。随着新技术和新材料的飞速发展，桥梁结构已经渐趋轻型化，其在车辆荷载作用下的动力问题愈加不容忽视。本文首先采用三维

2、汽车模型，基于模态综合法的原理将车辆．混凝土刚构桥视为相互作用的动力系统，并考虑车辆在桥上的不同位置以及不同车辆数目和不同车速等复杂情况，根据了车．桥体系的动力平衡方程组，用逐步积分法求解桥梁的动力响应。对某实际刚构桥桥梁动力特性进行计算并与实际测量结果进行对比，对不同工况的车．桥振动进行了大量计算和分析，计算得出大桥冲击系数接近1，且车速和车重对桥梁的挠度影响大，车辆的其他参数对桥梁挠度影响不大。徐变会导致桥梁挠度增大，从而导致桥梁动力特性变化，桥梁动力特性的变化又会影响车一桥动力响应。本文对徐变机理、影响徐变的各因素、徐变理论及计算方法进行了分析，

3、利用有限元通用程序计算了某实际刚构桥不同时期的徐变，并与实际观测数据进行了对比。考虑了徐变后结构动力特性的变化，并对考虑徐变影响的车．桥振动问题进行了计算和分析，结果表明考虑徐变后，桥梁的冲击系数变大，规范取值偏于不安全。关键词：车桥耦合振动系统；动力响应；冲击系数；收缩徐变分类号：U448．22ABSTRACTABSTRACT：Couplingvibrationofvehicle-bridgeisallimportantsubjectofthebridgeresearchfield．Predecessorshaveaffirmedthroughbot

4、htheoreticandpracticesthatthevehiclemovingloadswouldleadtomoredeformationsandstressesforbridgestructuresthantheequivalentstaticloads．Shrinkageandcreeparetheinherenttime-dependentcharactersofconcretewhichbelongstoviscoelasticmaterial．Thecreepisthemainreasonswhythedeflectionoftheg

5、irderislargerthanthatofcode．Withthefastdevelopmentofnewtechnologyandnewmaterial，bridgestructureshaveinclinedtobemorelightandgentle，SOitsdynamicproblemshouldnotbeignoredwhensubjectedtovehiclemovingloads．Byregardingthebridgeandvehiclesasawholedynamicsystem，thepaperadoptsaneffectiv

6、emethodtoanalyzearealbridgedynamicinteractionundermovingvehicleloads．Thismethodderivesthegovemingequationsofbridge-vehiclesystemwiththree-dimensionalautomobilemodelandspatialfreedomsofbridge，solvingthegoverningequationsbyNewmark-pmethodafterreducingthebridge’Sfreedomswithitsmode

7、-shapeswhichareobtainedbyFEM．Afterprovingthedesignedcomputerprogram，themethodisadoptedtostudythedynamicresponseofthebridgesundermovingautomobileloads，comparingthecalculationresultsandtherealresults．Accordingtothepaper,theimpactcoefficientapproachto1．Weightandspeedareimportanttod

8、eflectioninmid-span．Deflectionchangesgreatwhenc