大跨度曲线弯梁桥车–桥耦合振动分析

作     者：卢海林 蔡恒 颜燕祥 LU Hailin;CAI Heng;YAN Yanxiang

作者机构：武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 

基　　金：国家自然科学基金项目(51378404) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2019年第51卷第6期

页      码：101-107页

摘      要：在桥梁结构设计中,需要考虑车辆动荷载的冲击作用。为计算大跨度曲线弯梁桥车致振动响应,通过在结点之间引入高阶位移插值函数,构造了形函数矩阵。基于虚功原理和动力有限元理论,推导了各个结点9个自由度的曲线箱梁空间单元刚度矩阵和质量矩阵;在推导刚度矩阵时考虑了箱梁的约束扭转和剪力滞效应,在推导质量矩阵时考虑了质心与扭心不重合。通过引入7自由度的车辆模型,建立了车–桥耦合振动方程。在MATLAB上采用Newmark–β法直接积分,求解了车辆动荷载作用下系统的振动响应,分析了车速、车重和主梁刚度对冲击系数的影响,同时采用ANSYS建立车–桥耦合非线性有限元模型。结果表明:以位移冲击系数代替弯矩冲击系数和剪力冲击系数进行截面内力设计时将会导致弯矩设计值最大增大2.89%,剪力设计值最大减小34.9%;车重对冲击系数影响很小;位移冲击系数和弯矩冲击系数均随着主梁刚度增大而减小,剪力冲击系数随着主梁刚度增大而增大。有限元分析结果与理论计算结果吻合良好。

主 题 词：动力冲击系数 单元矩阵 Newmark–β法 有限元 曲线箱梁桥 车–桥耦合 

学科分类：0810[工学-土木类] 081406[081406] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0814[工学-地质类] 0812[工学-测绘类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.201801416

馆 藏 号：203825979...