《大跨度斜拉桥的风—车—桥耦合振动分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大跨度斜拉桥的风—车—桥耦合振动分析（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、硕士学位论文 大跨度斜拉桥的风一车一桥耦合振动分析 A n a l y s i s o nW i n d - - V e h i c l e - - B r i d g eI n t e r a c t e dV i b r a t i o nf o r L o n g s p a nC a b l e s t a y e dB r i d g e 作者：官显金 导师：张楠副教授 北京交通大学 2 0 1 0 年7 月 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描
2、等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：官墨个导师签名： 签字日期：弘2 。年一7 月f 日 签字日期：xf 哞7 月1日 卜 作者姓名：官显金 导师姓名：张楠 学位类别：工学 学科专业：桥梁与隧道工程 学号：0 8 1 2 1 6 9 4 职称：副教授 学位级别：硕士 研究方向：桥梁工程 北京交通大学 2 0 10 年7 月 | ! 、 k 致谢 本论文是在导师张楠副教授的悉心指导和热心关怀下完成的。两年以来，张 楠副教授对学生的学习与工作给予了莫大的关心和帮助。在专业课程的学习
3、、科 研和论文的选题、技术思路的确定到最终的撰写成稿等诸多方面无不凝聚着老师 的大量心血和精力。导师渊博的学识、丰富的工程经验和严谨的科研作风将是我 一生的学习典范。不仅如此，导师的澹泊明志、儒雅谦和、宽以待人而严于律己 的大家风范更使学生终生受益。在此，谨向张楠副教授致以由衷的感谢! 在论文的写作过程中，本人曾多次到北京交通大学图书馆、中国国家图书馆 收集资料，在此向这些单位表示感谢! 在本人的论文中，参考了大量的文献资料，在此向这些文献著作的作者表示 衷心的感谢! 感谢在百忙中审阅、评议本人的硕士毕业论文并出席学生论文答辩会的各位 专家、教授! 特别感谢父母多年来对我生活上的帮助和工作上的
4、理解，感谢他们多年来对 我默默无私的关怀和支持，是他们用心血和汗水养育了我，成就了我的求学之路。 感谢所有曾经关心、支持和帮助过我的人! 大跨度桥梁在风的动 全、桥上车辆的运行安全 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，简要回顾车一桥耦合振动、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耦合振动分析的现状，阐述了将风、列车和桥梁三者统一为 一个交互作用、协调工作的耦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
5、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耦合作用的机理， 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 用快速F o u r i e r 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
6、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2 0 m s 时，桥上列车以2 5 0 k m 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。 关键词：大跨度桥梁
7、；耦合振动；动力响应；行车安全性；舒适性 分类号： V ， 一 垒呈! 里坠竺!一一 _ 一一 A B S T R A C T L o n gs p a nb r i d g e se x h i b i ts p e c i a lc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sh i g hf l e x i b i l i t ya n dl o w 咖c 1 胁ld a m p i n g ，w h i c ha r ev e r ys u s c e p t i b l et ow i n da c t i o n s T h i sp a p e rc
8、 o n s i s t so f t h ef o l l o w i n gf o u rp a r t s ： F i r s t l y , i tr e t r o s p e c t s t h ec u r r e n td e v e l o p m e n ts i t u a t i o n o ft h el o n g 。s p a n e a b l e - s t a y e db r i d g ea n di n t r o d u c e sr o u g h l y t h eA n q i n gY a n g t z eR i v e rR a i l
9、w a yB r i d g e T h ep a p e ra l s or e v i e w sb r i e f l yt h er e s e a r c ha c t u a l i t i e so ft h ec o u p l i n gv i b r a t i o no f n 咖b r i d g es y s t e ma n dv i b r a t i o n so fl o n gs p a nb r i d g e sc a u s e db y t h ew i n da n dt h e a c t i o no ft h ew i I l do nv e
10、 h i c l ea sw e l la st h ec u r r e n ts i t u a t i o no fc o u p l i n gv i b r a t i o no f 仃a j n - b r i d g es y s t e ms u f f e r e df r o mw i n d I te x p o u n d st h es i g n i f i c a n c ea n dn e c e s s i t yo f a n a l y z i n ga n ds t u d y i n gt h ei n t e r a c t i v ea n dc
11、o o r d i n a t i n gc o u p l i n gv i b r a t i o ns y s t e mt h a t u n i f i e st h ew i n d ，v e h i c l ea n dt h eb r i d g e S e c o n d l Mi ta p p l i e sd y n a m i c so ft h eb r i d g e ，d y n a m i c so ft h e v e h i c l ea n dt h e p 血c i p l eo fi n t e r a c t i o nb e t w e e nw
12、h e e la n dt r a c k , a d o p t s a ni n t e r - s y s t e mi t e r a t l o n s o l u t i o nf o rv e h i c l e - b r i d g ec o u p l i n gm o d e l B ya p p l y i n g am o d a ls u p e r p o s i t i o n t I 融l I l i q u e ，t h ed y n a m i cm o d eo fw i n d 虹I a i l 卜曲d d g es y s t e mi s e s
13、t a b l i s h e da n dt h e c o u p l e de q u a t i o n so f m o t i o na r ee f f i c i e n t l ys o l v e d 删l v b a s e do nt h em e c h a n i s mo ft h ec o u p l i n gi n t e r a c t i o no f t h ew i n d ，t h ev e h i c l e a n dt h eb r i d g e ，i tu s e sas i m p l i f i e dm e t h o do ff
14、o u n d i n gt h r e e d i m e n s i o n a lf l u c t u a t i n g w i n do fl o n 哥s p a I lb r i d g eb ya n a l y z i n gt h ep r o p e r t i e so ff l u c t u a t i n gw i n d A ne f f i c i e n t m e t h o d w l l i d hi sf e a t u r e dm a i n l yb yac o m b i n a t i o no ff i n i t ee l e m e
15、 n ta p p r o a c ha n d p s e n d o e X d t a t i o nm e m o d i nt h ef r e q u e n c y d o m a i n , i sp r o p o s e dt os i m u l a t et h ew i n d V e l o c i t y f i e l df o rt h eb r i d g e T h ep r o p o s e dm e t h o di sd e v e l o p e ds p e c i f i c a l l y f o r g e n e r a t i n g
16、t h es p a I 卜w i s et u r b u l e n tw i n dv e l o c i t i e sa tt h el o c a t i o n se q u a l l yd i s t r i b u t e d a l o n gt h eb r i d g ed e c ka tt h es a m ee l e v a t i o n T h ei n v e r s e F F Ti sc a r r i e do u tt oe n h a n c e f u r t h e re f f i c i e n c yo fc o m p u t a t i o n F i n a l l y ，b a s e do nt h ee n g i n e e r i n gb a c k g r o u n do fA n q i n gY
