基于車橋耦合振動分析的異形鋼拱橋通行舒適度評價.pdf

1、A T h e s i sS u b m i t t e dt oZ h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g yf o r t h e D e g r e eo f M a s t e r o f E n g i n e e r i n gE v a l u a t i o no f c o m f o r t l e v e l B a s e d o nV e

2、h i c l e - —b r i d g eC o u p l i n g A n a l y s i sR e s e a r c h f o r S t e e l A r c hB r i d g e w i t hS p e c i a l - ·s h a p eW r i t t e n b yL i n L o n g —M a j o r S u b j e c t ：B r i d g ea n d T

3、u n n e l E n g i n e e r i n gA d v i s o r s ：P r o f ．S h i Y i n gC o l l e g e o f C i v i lE n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r eZ h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，H a n g z h

4、 o u 3 10 0 12 ，C h i n aA p r i l 2 0 1 4摘要車輛通過橋梁時，會影響橋梁的動力特性，同時也會影響橋梁的使用性能。而橋梁由于振動作用也會反過來加劇車輛的振動；鋼橋，尤其是異形鋼拱橋，由于自重輕，跨度大，自身剛度小，所以屬于較柔的體系橋梁，且因為偏態(tài)的特征所以動力性能更加復雜，這種車橋耦合相互作用的影響程度也尤為明顯；而汽車的平穩(wěn)性是評價司乘人員舒適性的主要依據(jù)，它反映了汽車振動對司乘人員舒適程度的

5、影響；同時，對城市橋梁而言，汽車通過橋梁時，由于橋梁的振動也會影響行人在橋面上行走的舒適度。因此，開展基于車橋耦合振動分析的異形鋼拱橋行車行人舒適度研究，具有一定的理論和現(xiàn)實意義。本文選取杭州正在建設的兩座大跨度異形鋼拱橋為研究背景，首先采用有限元軟件A n s y s 建立單自由度的質量一彈簧系統(tǒng)來模擬車輛，通過改變彈簧的剛度來實現(xiàn)不同頻率的車輛，將其作用在橋梁模型上的不同位置上，對車輛和這兩座橋梁進行系統(tǒng)的車橋耦合特性分析；然后采用

6、目前較為流行的車橋耦合振動數(shù)值分析方法，即將車輛和橋梁分為兩個子系統(tǒng)，分別建立各自的振動微分方程。車輛運動方程的程序采用M a t l a b 進行編制，橋梁模型采用有限元軟件A n s y s 進行建模。車橋耦合的關系通過車輪底部和橋面之間始終保持接觸的條件來建立，利用相互迭代的方法進行車橋耦合數(shù)值分析，研究了不同橋面等級下不同車速的振動響應，在此基礎上編制M a t l a b 程序提取了各種工況下車輛上司乘人員的瞬時振動加速度和振