【摘要】：隨著我國高速公路快速發(fā)展,高速公路橋梁建設、理論和施工關鍵技術(shù)也取得了舉世矚目的成就。高速公路建設中,鋼混橋梁因其獨特的優(yōu)越性被廣泛使用,由于鋼混橋梁結(jié)構(gòu)的車橋動態(tài)耦合效應較鋼筋水泥混凝土橋梁結(jié)構(gòu)更為突出,因而在車輛載荷作用下橋梁瀝青路面鋪裝更容易產(chǎn)生疲勞裂紋和裂縫,影響橋梁瀝青路面使用壽命,因此,進行鋼混橋梁車-橋-路耦合動力學研究有重要的理論意義和工程應用價值�，F(xiàn)有的車-橋-路研究中,將車輛模型簡化為移動荷載、輪載或用彈簧-質(zhì)量-阻尼模擬;沒有考慮車輛、路面、橋梁之間耦合作用,未進行統(tǒng)一建模,難以反應整個系統(tǒng)的耦合特性。本文以某高速公路鋼混組合工字鋼橋為研究對象,通過有限元軟件Ansys整體構(gòu)建了橋梁及鋪裝路面有限元模型,求得系統(tǒng)的動力學固有振動特性,通過動力學軟件UM建立了多剛體實車模型,并在UM中建立了車-橋-路剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學模型。依據(jù)路面不平順標準,構(gòu)建了不平順路面譜,研究了車輛的質(zhì)量以及速度對車-橋-路剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)中路面鋪裝層的撓度、沖擊系數(shù)、橫向拉應力、縱向拉應力、剪應力影響,進而分析了橋梁的動力響應參數(shù)的變化規(guī)律,針對車輛以不同質(zhì)量與速度通過橋梁時,分析了車體的振動響應、車輛前軸與中軸的動態(tài)載荷響應、前輪與中輪的垂向力響應,通過橋梁現(xiàn)場模態(tài)測試與撓度變形測試結(jié)果與計算結(jié)果對比,驗證了車-橋-路剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的正確性與計算結(jié)果的有效性。
【圖文】：

.1 研究目的和意義近年來，隨著中國交通運輸體系在規(guī)模與技術(shù)水平上的大幅提升，公路系統(tǒng)高速化、重載化以及輕型化趨勢日益提升，高速公路鋼混組合橋梁結(jié)于強度高，，造價低，機械性能好，施工方便，工期較短，構(gòu)件更換容易等而被廣泛使用，逐漸成為采用較多的模式，如圖 1-1 所示；然而，與水泥混橋梁結(jié)構(gòu)相比，鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)在重載車輛的作用下其動態(tài)耦合效應更出，導致鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)上瀝青路面鋪裝容易產(chǎn)生疲勞裂紋和裂縫。一，當高速行駛的重載車輛通過橋梁時，車輛對橋梁產(chǎn)生動力沖擊作用，不引起橋梁和路面的振動，而且由于車輛荷載具有反復作用的特征，橋梁鋪容易產(chǎn)生疲勞損傷與破壞，將直影響橋梁的工作狀態(tài)與使用壽命；另一方梁和路面的振動又會反作用于車輛，進一步加劇車輛的振動，影響車輛運平穩(wěn)性與安全性，并且在一定條件下，會導致車輛構(gòu)件疲勞損傷，載重物到損害，降低乘客的舒適性。

圖 2-1 主梁橫斷面圖鋼主梁采用 Q345D 工字形直腹板鋼梁，由頂板、底板和腹板焊接而成，頂板與底板k8變厚度鋼板，頂板與底板的標準段后為 20 mm 和 25 mm，連續(xù)墩頂0.15 L 外圍頂、底板厚度分別為 25 mm 和 40 mm，主梁腹板為等厚度鋼板，厚度為 12 mm。鋼主梁之間通過橫梁聯(lián)系，橫梁間距為 5 m，端橫梁采用實腹式橫梁，采用焊接工字形截面，橫梁頂板、底板和腹板采用等厚度鋼板，厚度為 12mm，端橫梁設置兩導豎直加勁肋，端橫梁與鋼主梁腹板焊接在一起，橋梁整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-2 所示。
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441.3

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本文編號：2707005