車(chē)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(lái)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(qiáng)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(lái)建設(shè)的鋼管混凝土拱橋跨越度越來(lái)越大，其柔性越來(lái)越大，因此車(chē)輛通過(guò)大跨拱橋時(shí)的舒適性受到的關(guān)注越來(lái)越廣泛。大跨度鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)柔性較大，移動(dòng)車(chē)輛在拱橋上運(yùn)行時(shí)振動(dòng)感覺(jué)明顯，導(dǎo)致橋上行人產(chǎn)生不安全感，由此提出車(chē)輛

2、作用下大跨度鋼管混凝土拱橋舒適性的問(wèn)題。本文針對(duì)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(dòng)車(chē)輛荷載速度對(duì)橋上行人舒適性的影響，并且對(duì)重載車(chē)不同間距、不同車(chē)道等因素對(duì)拱橋上行人舒適性的影響進(jìn)行分析，結(jié)合研究分析結(jié)果，通過(guò)增加拱肋橫撐數(shù)量調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)，控制橋上車(chē)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?jī)?nèi)容如下：
　　(1)應(yīng)用大跨度鋼管混凝土拱橋時(shí)程分析的有限元理論，基于軟件Midas Civil進(jìn)行有

3、限元建模分析。進(jìn)行計(jì)算得到該拱橋前十階振型的周期、頻率。利用時(shí)程分析基本原理與計(jì)算方法，模擬出移動(dòng)車(chē)輛荷載在橋梁上運(yùn)行時(shí)車(chē)橋耦合振動(dòng)模型，將移動(dòng)車(chē)輛荷載模擬成移動(dòng)荷載、移動(dòng)質(zhì)量、移動(dòng)彈簧上質(zhì)量在橋上運(yùn)行三種模型，比較各模型優(yōu)劣，最終本文采用將移動(dòng)車(chē)輛荷載模擬成三角形荷載模型作為時(shí)程分析時(shí)的時(shí)程函數(shù)。
　　(2)通過(guò)有限元時(shí)程分析模擬不同速度的車(chē)輛荷載在鋼管混凝土拱橋上運(yùn)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(dòng)

4、感覺(jué)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)該橋梁的舒適性，分析此三種因素對(duì)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(chē)輛荷載速度情況下，車(chē)輛運(yùn)行速度越大拱橋上行人舒適性等級(jí)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(shí)，拱橋上行人舒適性是隨之提高的，通過(guò)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(duì)舒適性的影響會(huì)減小，即有一個(gè)最合適橫撐數(shù)目。吊桿剛度增大時(shí)拱橋上行人舒適性是不斷提高的

5、。通過(guò)增加拱肋橫撐數(shù)量調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)，控制橋上車(chē)輛速度等方式提高了已建成拱橋上行人的舒適性。
　　(3)通過(guò)有限元時(shí)程分析，對(duì)兩種車(chē)型、兩種行車(chē)道工況、兩車(chē)不同間距的鋼管混凝土拱橋模型運(yùn)行模擬，根據(jù)振動(dòng)感覺(jué)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)該拱橋上行人的舒適性，通過(guò)分析對(duì)比得到振動(dòng)感覺(jué)指標(biāo)VG值隨兩車(chē)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(chē)的間距可以改善已建成拱橋上行人的舒適性。車(chē)輛在臨近吊桿車(chē)道駛過(guò)拱橋時(shí)對(duì)橋上行人舒適性的影響小，將