车辆制动力作用下飘浮体系桥梁振动控制研究

论文摘要

飘浮体系桥梁在外荷载作用下允许主梁纵向摆动,从而起到消能减振作用。然而这类桥梁由于纵向无约束,在强烈外荷载作用下动力响应剧烈,会引起较大的梁端纵向位移,导致连接构件破坏,甚至会引起落梁灾害,需要采取适当的控制措施。本文以佛山平胜大桥为例,针对车辆制动力作用下飘浮体系桥梁的纵向振动响应及相应的减振控制做了如下工作：(1)根据车型调查和车辆分类确定了平胜大桥的车型组成,并根据已有实验测试数据得到了各类车型制动力时程曲线,从而确定了平胜大桥车辆制动力模型。(2)建立了平胜大桥MIDAS有限元模型,分析了制动力对平胜大桥的纵向振动响应,结果表明主梁和塔顶纵向位移较大,需采取适当的控制措施。(3)采用影响矩阵法对粘滞阻尼器减振方案进行了参数优化,并对设置优化参数组合的粘滞阻尼器进行了减振效果分析；讨论了阻尼器安装数目变化对减振效果的影响。结果表明优化的粘滞阻尼器有显著的控制效果,随着阻尼器数目的增加,主塔和主梁纵向位移逐渐减小,结构内力响应也得到有效控制。(4)采用正交试验法对摩擦摆支座减振分析进行了参数优选,并对确定参数的摩擦摆支座及其数目改变后的振动控制效果进行了分析。结果表明,在车辆制动力作用下,摩擦摆支座具有较好的振动控制效果,主梁纵向位移减小了28.22%。(5)通过对设置粘滞阻尼器和摩擦摆支座的组合方案进行减振分析,结果表明,该方案优于单独设置粘滞阻尼器或摩擦摆支座的减振方案,主梁纵向位移减小了42.17%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 桥梁在动力荷载作用下的研究现状
• 1.2.2 粘滞阻尼器和摩擦摆支座在桥梁工程中的应用
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 车辆制动力模型
• 2.1 车辆组成调查
• 2.1.1 高速公路车辆组成
• 2.2.2 城市干线道路车辆组成
• 2.2 车辆分类确定方法
• 2.2.1 基于通行能力的车辆分类
• 2.2.2 车辆折算中的车辆分类
• 2.2.3 佛山平胜大桥的车型分析
• 2.3 车辆制动力时程模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 粘滞阻尼器和摩擦摆支座力学模型及减振分析方法
• 3.1 粘滞阻尼器工作原理及力学模型
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 力学模型
• 3.2 影响矩阵法求粘滞阻尼器最优参数
• 3.2.1 影响矩阵法基本定义
• 3.2.2 影响矩阵法计算最优参数
• 3.3 摩擦摆支座工作原理及恢复力模型
• 3.3.1 工作原理
• 3.3.2 单向恢复力模型
• 3.4 正交试验方法
• 3.4.1 优序法
• 3.4.2 功效法
• 3.5 本章小结
• 第四章 车辆制动力作用下飘浮体系桥梁振动控制分析
• 4.1 概述
• 4.2 平胜大桥车辆制动力反应分析
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 空间动力有限元模型
• 4.2.3 车辆制动力反应分析
• 4.3 粘滞阻尼器最优参数及振动控制分析
• 4.3.1 影响矩阵法求最优参数值
• 4.3.2 减振效果分析
• 4.3.3 改变阻尼器数目的减振效果分析
• 4.4 摩擦摆支座参数优选及振动控制分析
• 4.4.1 正交试验法确定摩擦摆支座最优参数
• 4.4.2 减振效果分析
• 4.4.3 改变支座数目的减振效果分析
• 4.5 组合振动控制分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况