[硕士]大跨度斜拉桥的风—车—桥耦合振动分析

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内容简介

　　[硕士]大跨度斜拉桥的风—车—桥耦合振动分析　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度：2010　　 大跨度桥梁在风的动力作用下，会产生较大的变形和振动，对桥梁结构的安全、桥上车辆的运行安全以及旅客的乘坐舒适度产生很大的影响。全文具体内容包括以下四个部分:　　 首先，回顾大跨度桥梁一斜拉桥的发展现状及对本论文研究的安庆长江铁路大桥概况介绍，简要回顾车一桥祸合振动、风致桥梁振动和风对车的作用的研究现状以及风一车一桥祸合振动分析的现状，阐述了将风、列车和桥梁三者统一为一个交互作用、协调工作的祸合振动系统进行分析研究的意义和必要性。　　 其次，应用桥梁结构动力学、车辆动力学以及轮轨相互作用原理，根据系统间迭代法建立了风荷载作用下的列车和桥梁系统动力相互作用分析模型;采用模态综合技术，建立了风一车一桥系统动力方程组。　　 再次，通过分析脉动风的特性，基于风一车一桥动力系统祸合作用的机理，运用一种简化的建立大跨度桥梁三维脉动风速场的方法:采用谱解法将实际面状的大跨度桥梁的三维相关脉动风速场简化为沿主梁分布的一维脉动风速场，并采用Fourier逆变换技术加快了模拟速度。　　 最后，以安庆长江铁路大桥为工程背景，模拟了在脉动风作用下，列车上桥、出桥的全过程，计算了桥梁和车辆的各项动力响应，多工况对比分析了风速、车速等因素对风一车一桥动力系统振动特性的影响，对风荷载作用下大跨度桥梁及桥上运行车辆的振动性能进行了评价。并对作用在移动车体上的横向平均风压所形成的横向移动荷载列对桥梁的冲击作用进行了分析计算。　　 研究表明:(1)脉动风和平均风对桥梁动力响应的影响很大。大跨度桥梁的横向、扭转位移响应主要由风力控制，而竖向位移响应则主要受运行列车影响较大，但风速越高，列车的影响相对减弱。(2)作用在移动车体上的横向平均风压对桥梁的横向冲击作用十分显著。它是引起的桥面横向位移响应的重要因素。(3)风对桥上运行车辆的影响很大。当风速超过20m/s时，桥上列车以250km/h运行时的运行安全性受到威胁。<4)车辆和桥梁的动力响应在总体上随风速的增大而逐步急速增大。

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