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基于有限元的弯桥车桥耦合振动分析方法研究

作　者: 周新平
导　师: 宋一凡
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 车桥耦合振动有限元法弯梁桥数值分析响应规律
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 87次
引　用: 4次
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内容摘要

最近几十年来,随着桥梁结构逐渐轻柔化、车辆速度和载重量不断增大,车桥耦合振动问题愈加突出。由于公路桥梁结构型式的多样化和汽车荷载的复杂性及不确定性,使得公路桥梁因车辆过桥而引起的耦合振动分析更加复杂。目前国内、外已有车桥耦合振动研究成果基本上都集中在铁路等轨道交通桥梁上,关于公路桥梁车桥耦合振动分析理论与方法研究的文献很少,而且研究的对象大多为简单直梁桥,复杂结构体系如弯梁桥较少。随着有限元技术的广泛应用和大型结构分析软件的大量涌现,研究一种基于既有有限元分析软件的数值分析方法,以实现对复杂桥梁结构(如弯桥等)车桥耦合振动分析,具有重要的理论意义。本文作为交通部交通应用基础研究项目《弯桥结构动力性能评估分析理论与方法研究》的重要组成部分,研究了车辆与桥梁耦合振动特性规律:建立了四种车辆与桥梁耦合振动的力学分析模型,把桥梁和车辆视作两个分离体系,分别应用广义虚功原理和有限元法推导了两者的振动方程组,并给出了位移联系方程及车桥相互作用协调方程;采用Matlab语言环境编制了基于Wilson-θ法的车辆振动响应分析程序,利用车辆与桥梁的位移和相互作用协调条件,借助既有通用结构分析软件ANSYS,研究了车桥耦合振动的有限元迭代分析方法,并通过算例分析表明,本文方法仅经三次迭代即可获得较高精度及可靠的数值结果;利用本文研究的分析方法分别进行了不同车辆模型、不同车速和是否计入离心力、桥面不平整等条件下的弯梁桥车桥耦合振动响应数值计算,分析了弯梁桥车桥耦合振动的主要影响参数和响应规律。本文基于有限元通用分析软件初次实现了公路弯梁桥车桥耦合振动分析,为公路弯梁桥动力性能评价提供了一种可靠的数值分析方法。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
第一章绪论  9-16
  1-1 车桥耦合振动研究现状  9-12
  1-2 本文研究内容  12-14
  参考文献  14-16
第二章车桥系统耦合振动特性分析  16-37
  2-1 车辆与直桥耦合振动特性分析  16-26
  2-2 车辆与弯桥耦合振动特性分析  26-36
  2-3 本章小结  36
  参考文献  36-37
第三章车桥耦合振动分析原理与方法  37-50
  3-1 车辆模型及振动方程推导  37-44
  3-2 桥跨结构动力平衡方程  44-45
  3-3 位移联系方程及车桥相互作用  45
  3-4 车桥耦合振动有限元数值分析方法  45-48
  3-5 本章小结  48-49
  参考文献  49-50
第四章直桥车桥耦合振动数值分析  50-66
  4-1 车辆模型振动数值分析  50-55
  4-2 直桥车桥耦合振动数值分析  55-65
  4-3 本章小结  65
  参考文献  65-66
第五章弯桥车桥耦合振动数值分析  66-82
  5-1 车辆模型对车桥耦合振动影响分析  66-71
  5-2 车速对车桥耦合振动影响分析  71-77
  5-3 桥面不平整对车桥耦合振动影响分析  77-80
  5-4 本章小结  80-81
  参考文献  81-82
第六章结论与展望  82-84
  6-1 本文的主要结论  82-83
  6-2 研究工作的展望  83-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间发表的论文  85
攻读硕士学位期间参与的主要科研项目  85

基于有限元的弯桥车桥耦合振动分析方法研究

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