工程重载车辆作用下施工钢栈桥的动态特性分析

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1、分类号TH112密级公开UDC621硕士学位论文工程重载车辆作用下施工钢栈桥的动态特性分析学位申请人：余健学科专业：机械设计及理论指导教师：廖湘辉教授二○一二年五月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringAnalysisofDynamicCharacteristicoftheWorkingSteelTrestleundertheEngineeringHeavyVehicleLoadingGraduateStudent:YuJianM

2、ajor:MechanicalDesign&TheorySupervisor:Prof.LiaoXianghuiChinaThreeGorgesUniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2012三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：I内容摘要大坝加高工程在坝顶开始加高施工过程，原

3、坝顶▽162m高程坝顶公路交通中断，拟在38#~25#坝后架设临时施工运输栈桥，作为厂房及溢流坝段加高砼施工运输的主要通道。本课题以此施工钢栈桥为研究对象，针对栈桥的动态特性进行分析研究。施工钢栈桥的动态分析主要计算振型和固有频率以及动力响应，目的是了解其动态特性，从而设计合理的栈桥结构以避免发生较大的结构共振，确保结构良好的动态特性。本课题首先简要介绍车桥振动问题的相关理论及其在ANSYS中的实现，以及桥梁固有振动特性分析、桥梁静力学分析的有限元法、桥梁动力学分析的有限元法，为后面应用大型有限元分析软件ANSYS进行分析做理论上的准备。鉴于以前对车辆载荷作用下高墩大跨连续钢构桥的动力反应分

4、析都是将整座栈桥简化成一个箱梁，这种假设所得出的结果并不能真实地反应车-桥相互作用的动态特性。因此，本课题将建立整桥的空间三维桁架模型，利用ANSYS的APDL语言对其进行有限元模型的参数化。对结构进行模态分析，计算结构的各阶固有频率与主振型，它们完全取决于结构本身的物理特性，了解栈桥结构的固有动态特性。分析这一问题的目的，是为了避免结构在运动时发生共振，并衡量了结构的刚度，还可以在此基础上用振型迭加法作进一步的动态分析。研究结构在激振力的作用下结构的动态响应，据此，可以发现静态分析时隐含下来的结构强度、刚度问题，在设计过程中予以妥善解决。现今有关钢构桥尤其是高墩大跨连续钢构桥在汽车载荷下的

5、动力反应研究较少，而且以往的研究都是在静力的基础上乘以一个冲击系数来作为动载荷的值加到模型上进行分析，桥梁不同位置的动力反应是不相同的，所以用这种方式得出的结果不能够真实反映栈桥受力状况。鉴于此，本课题通过动力学分析软件ADAMS求出各种情况（不同重量、不同车速、刹车制动、桥面不平等）下的力学特性曲线，然后再将这个力加载到ANSYS中的栈桥模型上去，从而可以真实地得出车-桥动态特性。车-桥动态响应问题的研究对于桥梁要保证其结构的强度和稳定，对于车辆应保证其行车安全，车辆不能有过大的振动。研究问题是为了更好地解决问题，因此我们可以在得出车-桥动态特性结果后对其进行分析，找出影响车-桥动态特性的

6、原因。这样可以更有目的地对所设计的钢结构栈桥进行优化。关键词：施工钢栈桥车-桥动态响应模态分析车辆动载荷重载IIAbstractAfterbeenheightened,theDanjiangkouDamhigh-waytraffichadbeeninterruptedattheheightof162monthetopoftheoriginaldam.TemporaryconstructiontrestlewasplannedtobebuiltbetweentheNo.38damandtheNO.25damasthemainwayoftransportation.Thepurposeofthi

7、spaperistoanalysethedynamiccharacterofthetrestlebridgebyresearchingtheconstructionsteeltrestle.Theanalysisoftheconstructiondynamicsteeltrestleismainlyfocusedoncomputingthevibrationmode,theinherentfrequencya