车辆激励下大跨悬索桥梁端位移响应与减振

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1、学校代号10532学号S150100148分类号U441+.3密级公开硕士学位论文车辆激励下大跨悬索桥梁端位移响应与减振学位申请人姓名孙璋鸿培养单位土木工程学院导师姓名及职称王连华教授学科专业桥梁与隧道工程研究方向大跨桥梁非线性振动论文提交日期2018年5月28日学校代号：10532学号：S150100148密级：公开湖南大学硕士学位论文车辆激励下大跨悬索桥梁端位移响应与减振学位申请人姓名：孙璋鸿导师姓名及职称：王连华教授培养单位：土木工程学院专业名称：桥梁与隧道工程论文提交日期：2018年5月28日论文答辩日期：2018年5月31日答辩委员会主席：汪梦甫教授Displacementres

2、ponseandmitigationoflargespansuspensionbridgesubjectedtovehicleexcitationbySUNZhanghongB.E.(TongjiUniversity)2018AThesisSubmittedinPartialSatisfactionoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGLianhuaMay,

3、2018车辆激励下大跨悬索桥主梁动力响应与减振摘要我国大跨径悬索桥蓬勃发展的同时，然而悬索桥梁端伸缩装置会遭受不同程度的破坏。由于伸缩装置直接影响到桥梁服役寿命与结构安全，因此对梁端位移响应的成因与减振展开研究有很重要的工程意义。总体而言，本文的主要研究内容包括（1）首先以矮寨大桥为工程背景，在主梁梁端建立监测系统，从2016年3月1日到2017年11月3日测量梁端纵向位移与温度数据。利用统计学，位移功率谱密度函数、小波分析等手段对实测数据进行处理。结果表明汽车荷载、环境激励与温度变化是引起梁端位移响应的主要因素，其中汽车荷载对梁端位移响应的影响占比高达85%以上。（2）利用ANSYS软件

4、建立了1/2车辆与矮寨大桥全桥动力有限元模型。通过求解固有振型与自振频率，分析了矮寨大桥的动力特性。然后采用修正的分离迭代法，求解了车桥作用下悬索桥的梁端位移响应。分析了车速、车辆自振频率、路面粗糙度等工况对主梁梁端纵向位移响应的影响。（3）研究了粘滞阻尼器对梁端位移响应的影响。采用Combin37单元模拟非线性粘滞阻尼器。依据车辆激励下的梁端位移响应，阻尼器耗能情况优化了阻尼参数，并总结了优化设计思路。同时对比中央扣和阻尼器对梁端位移响应的减振，以车速，车辆自振频率和行车方向为研究工况求解并分析了梁端位移响应，得到了阻尼器减振效果更优的结论。（4）最后为研究了中央扣对梁端位移响应的影响，

5、以刚落成的洞庭湖二桥为工程背景，分别建立了无中央扣，柔性、刚性中央扣3种连结方式的全桥空间有限元模型。分析了中央扣刚度对该桥动力特性和固有频率的影响。另外还考虑了车速、车辆行驶方向、车流、车辆制动等多个行车工况下，主梁的动力响应以及中央扣的设置对梁端位移的影响。结果表明中央扣刚度增大，梁端位移峰值减小，然而累加位移值增大。关键词：悬索桥车辆激励梁端纵向位移动力时程响应粘滞阻尼器中央扣II硕士学位论文AbstractThelong-spansuspensionbridgehasbeenwidelybuiltinChina.However,thegirderandtheexpansionjoi

6、ntsarealwayssubjectedtoseriousdamage.Infact,someexpansionjointsinlong-spansuspensionbridgehavebeenreplaced.Overall,theexpansionjointsplayanimportantroleinthestructuralsafetyandservicelifeofthelong-spansuspensionbridge.Therefore,itisimportanttoinvestigatethemitigationandmechanismofthelongitudinaldi

7、splacementresponseofthegirder.(1)Firstly,amonitoringsystemisestablishedinAizhaiBridgetomeasurethelongitudinaldisplacementandtemperatureofthegirder.Overall,themeasureddatafromMarch1,2016toNovember3,2017wasobtained