基于有限元模型修正的大跨度懸索橋隨機(jī)車流車-橋耦合振動(dòng)分析.pdf

1、車-橋耦合振動(dòng)是車輛體系與橋梁結(jié)構(gòu)體系相互作用的結(jié)果，以往對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的研究多局限于既定車流，且研究的車輛模型多為兩軸和三軸車型，但實(shí)際行駛于橋面的車流具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，車型多為兩軸、三軸、四軸、五軸及六軸不等；加之橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間存在一定的差異，這進(jìn)一步影響了計(jì)算結(jié)果的精度，因而對(duì)應(yīng)的研究成果，在其推廣應(yīng)用上還具有一定的局限性。因此，本文從對(duì)公路實(shí)橋隨機(jī)車流的研究入手，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型的修正技術(shù)，研究了

2、隨機(jī)車流作用下大跨度懸索橋的車-橋耦合振動(dòng)響應(yīng)，具體內(nèi)容表現(xiàn)為以下幾方面： (1)研究了隨機(jī)車流隨機(jī)特性的分布規(guī)律，編制了車速、車距、車型及車重隨機(jī)的車流的模擬程序，提出了組合預(yù)測(cè)法，并以該方法對(duì)公路橋梁的車輛流量進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，取得了較好的預(yù)測(cè)效果；通過(guò)對(duì)公路實(shí)橋車輛流量的統(tǒng)計(jì)分析，得到了常見(jiàn)車流的一般統(tǒng)計(jì)參數(shù)，建立了隨機(jī)車流參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，生成了不同類型的隨機(jī)車流模型。 (2)提出了基于敏感參數(shù)分析的子結(jié)構(gòu)有限元模型的修正

3、方法，并以四渡河特大懸索橋?yàn)檠芯繉?duì)象，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該橋有限元計(jì)算模型的成功修正，為后續(xù)進(jìn)行的橋梁結(jié)構(gòu)車一橋耦合振動(dòng)分析等奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 (3)建立了21自由度的四軸車型、25自由度的五軸車型及29自由度六軸車型的模型，在現(xiàn)有的13自由度的雙軸車型及17自由度的三軸車型的基礎(chǔ)上，完善了隨機(jī)車流典型車輛的計(jì)算模型體系，提高了隨機(jī)車流中車輛模型的計(jì)算精度。基于VB語(yǔ)言，編制了隨機(jī)車流車-橋耦合振動(dòng)分析程序，實(shí)現(xiàn)了該程序與隨機(jī)車流模擬生

4、成程序及大型有限元計(jì)算程序Ansys之間的接口；通過(guò)以單質(zhì)量彈簧體系過(guò)梁模型及某大跨度連續(xù)剛構(gòu)的動(dòng)力荷載試驗(yàn)，對(duì)該程序的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。 (4)系統(tǒng)地研究了16類常見(jiàn)車輛的車型、懸掛剛度、懸掛阻尼及行車狀態(tài)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)產(chǎn)生的影響；揭示了大跨度懸索橋主纜、吊索、中央扣、加勁梁及主塔等結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)車-橋耦合振動(dòng)的影響及規(guī)律，研究的結(jié)論表明橋梁結(jié)構(gòu)在車-橋耦合振動(dòng)的作用下，其對(duì)應(yīng)的沖擊系數(shù)并不單一的隨著結(jié)構(gòu)剛度的增大而增大