独塔自锚式悬索桥车桥耦合振动响应研究

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近年来,桥面上运营的车辆类型越来越多,载重量也越来越大,同时自锚式悬索桥以其对地形条件适应能力强以及结构造型美观等突出优点,在中小跨径的城市桥梁中越来越受到工程师们的青睐。基于这样的背景,该桥型在移动车辆荷载作用下的动力响应问题也越来越突出,然而,对于该类较复杂的桥梁,规范上采用单一的冲击系数值进行整体桥梁结构的设计显然是不合理的,且相关的研究文献又较少,考虑到该桥型具有不同于地锚式悬索桥的结构形式和受力特征,其振动响应有一定的特殊性,因此,研究该桥型在移动荷载作用下的动力响应问题就具有重要的理论价值和工程实际意义。  本文结合工程实例,主要研究内容如下:  1.简要回顾了自锚式悬索桥的发展历程,分析了其受力特点,以潮白河大桥为例,运用通用软件ANSYS建立起全桥的空间有限元模型,并进行了动力特性分析;  2.运用虚功原理推导了车辆系统的振动方程,采用基于ANSYS和MATLAB的分离迭代算法,考虑桥面不平度以及车辆初始振动的影响,编制了专门的求解程序,并进行了算例验证;  3.研究了桥面不平度、车速、车重、桥梁结构阻尼及车辆偏心行驶五种因素对桥梁结构不同截面(主梁长短跨的跨中位移、长跨跨中处的弯矩和长跨跨中处的吊杆力)振动响应的影响,总结了冲击系数的变化规律,并给出合理的建议。  本文研究成果可为自锚式悬索桥工程设计及运营管理提供一定参考。  
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