車輛作用下大跨鋼管混凝土拱橋舒適性研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是采用鋼管內(nèi)包混凝土的方式將鋼材和混凝土結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)，與單使用結(jié)構(gòu)鋼和混凝土結(jié)構(gòu)相比，其在強度、穩(wěn)定性、抗腐蝕性、耐久性以及施工速度方面都有顯著提高。隨著鋼管混凝結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋼管混凝土拱橋也得到了迅猛發(fā)展，近年來建設(shè)的鋼管混凝土拱橋跨越度越來越大，其柔性越來越大，因此車輛通過大跨拱橋時的舒適性受到的關(guān)注越來越廣泛。大跨度鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)柔性較大，移動車輛在拱橋上運行時振動感覺明顯，導(dǎo)致橋上行人產(chǎn)生不安全感，由此提出車輛

2、作用下大跨度鋼管混凝土拱橋舒適性的問題。本文針對一座下承式鋼管混凝土拱橋，研究其拱肋剛度、橫撐數(shù)量以及移動車輛荷載速度對橋上行人舒適性的影響，并且對重載車不同間距、不同車道等因素對拱橋上行人舒適性的影響進行分析，結(jié)合研究分析結(jié)果，通過增加拱肋橫撐數(shù)量調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)，控制橋上車輛間距等方式提高了已建成拱橋上行人的舒適性。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)應(yīng)用大跨度鋼管混凝土拱橋時程分析的有限元理論，基于軟件Midas Civil進行有

3、限元建模分析。進行計算得到該拱橋前十階振型的周期、頻率。利用時程分析基本原理與計算方法，模擬出移動車輛荷載在橋梁上運行時車橋耦合振動模型，將移動車輛荷載模擬成移動荷載、移動質(zhì)量、移動彈簧上質(zhì)量在橋上運行三種模型，比較各模型優(yōu)劣，最終本文采用將移動車輛荷載模擬成三角形荷載模型作為時程分析時的時程函數(shù)。
　　(2)通過有限元時程分析模擬不同速度的車輛荷載在鋼管混凝土拱橋上運行以及不同拱肋剛度、不同橫撐數(shù)量、不同吊桿剛度的拱橋，根據(jù)振動

4、感覺指標(biāo)來評價該橋梁的舒適性，分析此三種因素對鋼管混凝土拱橋上行人舒適性的影響，結(jié)果表明在僅考慮車輛荷載速度情況下，車輛運行速度越大拱橋上行人舒適性等級越低。隨著拱肋剛度變小，拱橋上行人舒適性程度是隨之降低的。橫撐數(shù)量變多時，拱橋上行人舒適性是隨之提高的，通過增加拱肋橫撐數(shù)量調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)的方式可以提高已建成拱橋的舒適性。但當(dāng)橫撐數(shù)目增加到一定程度后其對舒適性的影響會減小，即有一個最合適橫撐數(shù)目。吊桿剛度增大時拱橋上行人舒適性是不斷提高的

5、。通過增加拱肋橫撐數(shù)量調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)，控制橋上車輛速度等方式提高了已建成拱橋上行人的舒適性。
　　(3)通過有限元時程分析，對兩種車型、兩種行車道工況、兩車不同間距的鋼管混凝土拱橋模型運行模擬，根據(jù)振動感覺指標(biāo)來評價該拱橋上行人的舒適性，通過分析對比得到振動感覺指標(biāo)VG值隨兩車間距的增大先減小、后增大再減小的規(guī)律性變化，合理地控制兩重載車的間距可以改善已建成拱橋上行人的舒適性。車輛在臨近吊桿車道駛過拱橋時對橋上行人舒適性的影響小，將