大跨度斜拉橋風-車-橋動力響應(yīng)及拉索疲勞可靠性研究.pdf

1、隨著斜拉橋跨徑增大，其結(jié)構(gòu)更趨輕薄長細化，結(jié)構(gòu)在交通和風荷載作用下的動力響應(yīng)研究已成為工程界關(guān)注的熱點問題。目前針對大跨斜拉橋綜合考慮風-車-橋系統(tǒng)相互作用的深入研究開展較少，對車輛、橋梁和風荷載相互作用的過程中，車輛運行的安全性、舒適性問題、拉索的疲勞可靠性和橋梁動力響應(yīng)的特點和規(guī)律缺乏科學的預(yù)測和評價。動力風載、車輛和橋梁構(gòu)成了一個相互作用的復雜動力系統(tǒng)，研究該系統(tǒng)的振動響應(yīng)機理和規(guī)律將對斜拉橋的安全運營、科學維護和保障交通安全起到

2、重要的作用。本文圍繞斜拉橋風-車-橋動力響應(yīng)這一核心，對所涉及相關(guān)問題進行了分析研究。
　　在推導復雜車輛模型的動力方程基礎(chǔ)上，基于模態(tài)綜合分析理論，建立了大跨徑斜拉橋車橋動力響應(yīng)計算模型，運用Matlab編制了斜拉橋車橋動力分析程序。對單車及車隊荷載下斜拉橋車橋動力響應(yīng)規(guī)律進行了分析研究，探討了斜拉橋車隊荷載下的共振條件和機理，對車輛振動響應(yīng)舒適性進行了分析和評價，為同類橋梁的設(shè)計和維護提出建議。
　　結(jié)合自然風的相關(guān)特性

3、，采用譜解法進行了斜拉橋空間脈動風場模擬，給出了極值風速概率模型。提出一種能夠全面考慮氣動阻尼和氣動剛度效應(yīng)斜拉橋時域抖振分析實用方法，并編制了相關(guān)的分析程序。在此基礎(chǔ)上，基于國內(nèi)外現(xiàn)有結(jié)構(gòu)動力可靠性領(lǐng)域的新近研究成果，開展了斜拉橋抖振概率分析研究。推導并給出了一次強風作用下、設(shè)計使用期內(nèi)的動力可靠性計算公式和過程。對斜拉橋結(jié)構(gòu)體系動力可靠性進行了初步的探索性研究，并基于時變抗力模型，對斜拉橋時變動力可靠性進行了分析研究。
　　以

4、車橋動力分析和抖振分析研究為基礎(chǔ)，提出一種全面考慮車橋動力風效應(yīng)的斜拉橋風-車-橋動力響應(yīng)分析方法，并編制了計算分析程序，對風-車-橋系統(tǒng)的作用機理和影響系統(tǒng)動力響應(yīng)的多種因素進行了深入的分析研究，指出了風-車-橋系統(tǒng)中橋梁結(jié)構(gòu)和車輛的動力響應(yīng)規(guī)律；建立了強風下車輛過橋的安全分析模型，對不同氣象條件下和風速下影響安全的相關(guān)因素進行了分析，為復雜氣象條件下大跨斜拉橋耐久性、安全性研究和保障災(zāi)害氣象條件下的交通順暢提供了重要的參考和有益的建

5、議。
　　以國內(nèi)某大跨度斜拉橋為例，開展了大跨橋梁車輛荷載譜研究。給出了隨機車輛荷載數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析和數(shù)值模擬的方法，基于蒙特卡洛原理編制了車輛荷載數(shù)值模擬程序。提出針對特定大跨橋梁車輛荷載的隨機過程模型建立的過程和方法。為大跨橋梁的狀態(tài)評估和疲勞損傷分析奠定基礎(chǔ)。
　　對大跨斜拉橋拉索的疲勞可靠性進行了分析研究。綜合考慮了風載和拉索彎曲附加應(yīng)力的影響，進行了斜拉索疲勞可靠性分析評價，研究結(jié)果為拉索系統(tǒng)的維護和檢測提出了建