連續(xù)波紋鋼腹板PC組合箱梁橋車橋耦合空間振動響應研究.pdf

1、對于車-橋系統(tǒng)耦合振動的分析研究自始自終都是橋梁動力學科的炙熱課題，以往的分析研究成果證實了，在行駛的汽車荷載下，橋梁發(fā)生的變形和內(nèi)力將比相同靜止不動荷載作用下的要大。在一般的情況下，雖然橋梁結(jié)構(gòu)在車-橋耦合振動過程中不會發(fā)生整體失效破壞，但是橋梁在移動車輛下的局部振動會引發(fā)橋梁開裂、疲勞等破壞。近年來在我國，波紋鋼腹板PC組合箱梁是興起的橋梁型式，因此關(guān)于其車橋耦合振動的研究，還沒形成系統(tǒng)的理論。所以對該類型橋的車橋耦合空間振動有必要

2、研究。
　　首先，本文推導建立波紋鋼腹板PC組合箱梁橋與車輛的耦合作用的振動方程；然后，用離散模態(tài)疊加法和Newmark-β時域逐步計算法對耦合振動方程求解，采用Matlab語言編寫該兩種方法結(jié)合使用的求解程序；最后，分析了該連續(xù)箱梁在移動車輛荷載下的空間振動響應及其沖擊系數(shù)與車輛移動速度、車輛間距、路面不平度、橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比等變化關(guān)系，同時將多車激勵下橋的振動響應和沖擊系數(shù)對比于單車作用下的結(jié)果。
　　研究結(jié)果表明：在車輛

3、荷載行駛于連續(xù)波紋鋼腹板PC組合箱梁橋的最左邊車道上時，橋梁任意跨的最大動位移并不是出現(xiàn)在車輛行駛于該跨的跨中，而是在該跨徑的跨中位置附近；任意跨的動位移都繞著其靜撓度上下波動，邊跨的空間振動響應大于中跨的空間振動響應，該連續(xù)箱梁的空間振動響應由低階振型為主，高階振型對其影響不顯著；該箱梁橋的任何一跨的豎向振動響應沿著橫橋方向從上到下、從左到右逐漸減小，沿著縱橋方向先增大后減小，且在跨中位置附近出現(xiàn)最大值；該橋的任何一跨的橫向振動響應沿

4、著橫截面從上到下有著減弱的趨勢，從左到右有著中間小、兩端大且相等的趨勢，在縱橋方向與豎向振動有類似的變化規(guī)律；該箱梁橋的任何一跨的的縱向振動響應沿著橫截面從上到下有著大致均勻的變形，跨中截面的縱向振動從左到右基本保持不變，在跨中以左截面的縱向振動有從左到右增大趨勢，在跨中以右截面的縱向振動有從左到右減小趨勢，在該橋的縱橋方向有著逐漸變小的趨勢；箱梁橋豎向振動中最大動擾度并不是隨著車輛個數(shù)的增加而出現(xiàn)線性變大的；箱梁橋的橫向和縱向振動中最

5、大動撓度和車輛的個數(shù)大致呈線性關(guān)系；各跨的最大動撓度隨著車輛車速增大的變化是隨機波動的；各跨跨中最大動位移隨著速度差的增大而減小，但當速度差達到20m/s時，跨中最大動撓度卻基本保持不變；橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比對該箱梁橋的豎向沖擊系數(shù)影響比較明顯，阻尼比越小，所對應的沖擊系數(shù)越大，隨著阻尼比增大，沖擊系數(shù)卻減小，但當結(jié)構(gòu)阻尼增大到一定值時，沖擊系數(shù)卻基本保持不變；路面不平度是橋梁結(jié)構(gòu)振動的主要影響因素之一，光滑路面下沖擊系數(shù)隨著車速增大的變化幅

6、度不大，路面等級越差，沖擊系數(shù)隨著速度增加的變化幅度就越大；兩個自振頻率相近的車輛，其所對應的沖擊系數(shù)隨速度是隨機波動的，總體上來看，在速度較小時，自振頻率相近的兩車對應的沖擊系數(shù)差別較大，但當速度達到一定值后，沖擊系數(shù)差別較小；沖擊系數(shù)與車輛之間距離的關(guān)系是波動的；車輛載重的增加會導致沖擊系數(shù)的提高，但提高的幅度較小，因此車輛的載重因素對沖擊系數(shù)的影響不顯著；兩車工況下的沖擊系數(shù)隨著車速的增大是隨機變化的，圍繞著單車工況下的沖擊系數(shù)與