基于车-桥耦合振动的铁路钢管混凝土系杆拱桥冲击系数研究.docx

基于车-桥耦合振动的铁路钢管混凝土系杆拱桥冲击系数研究
题目：基于车-桥耦合振动的铁路钢管混凝土系杆拱桥冲击系数研究
摘要：
本研究以一座铁路钢管混凝土系杆拱桥为研究对象，通过有限元仿真模拟和实测分析的方法，建立了车辆和桥梁的耦合振动模型，探究了车辆荷载对桥梁冲击系数的影响。研究发现，当车辆速度为一定值时，桥梁响应形式会发生变化，产生剪力作用；车辆荷载对桥梁冲击系数的影响是显著的，并且受到多种因素的影响。本研究的成果对于钢管混凝土系杆拱桥的设计和优化具有重要的参考价值。
关键词：
钢管混凝土系杆拱桥；车-桥耦合振动；冲击系数；有限元仿真；实测分析
1.引言
钢管混凝土系杆拱桥是一种新型桥梁结构，具有结构轻量，施工便捷以及较高的工作效率等优点。然而，在实际应用过程中，钢管混凝土系杆拱桥也存在着一些问题。其中，车辆荷载引起的桥梁振动和冲击系数问题，一直是工程实践和学术研究中的难点和热点。
为了解决上述问题，本研究借鉴了有限元仿真和实测分析的方法，建立了车-桥耦合振动模型，研究了车辆荷载对桥梁冲击系数的影响。本研究的成果对于钢管混凝土系杆拱桥的设计和优化具有重要的参考价值。
2.研究方法
2.1车-桥耦合振动模型建立
在建立车-桥耦合振动模型时，需要考虑到车辆荷载的影响。因此，本研究将桥梁和车辆视为一个整体，建立了车-桥耦合振动模型，并通过有限元仿真软件ANSYS进行模拟计算。在模型建立的过程中，对桥梁、系杆、车轮等结构进行了详细的建模。其中，为了模拟车辆荷载的作用，还需要设置不同速度和质量的车辆模型。
2.2实测分析
为了验证有限元仿真模型的准确性，本研究还进行了现场实测分析。采用传感器测量了桥梁振动响应，在不同速度下进行了实测。通过与有限元仿真模拟结果的比对，确认了模型的准确性，并进一步研究了车辆荷载对于桥梁响应的影响。
3.研究结果
通过对仿真模拟和实测分析结果进行分析，本研究得出了以下结论：
1）桥梁响应形式
当车辆速度为一定值时，桥梁响应形式会发生变化。在低速时，桥梁响应形式主要为弯曲振动；在高速时，桥梁响应形式为横向激振和扭振的复合振动。当车辆速度为中等速度时，桥梁响应形式会出现剪力作用。
2）车辆荷载对桥梁冲击系数的影响
车辆荷载对桥梁冲击系数的影响是显著的，并且受到车速、车轮轮距等多种因素的影响。随着车速的增加，冲击系数呈现出先增加后减小的变化趋势。车辆轮距离桥梁支座距离也会影响桥梁的冲击系数，当车轮距离支座距离较小时，桥梁的冲击系数会变大。
4.结论
本研究通过有限元仿真和实测分析，建立了车-桥耦合振动模型，并研究了车辆荷载对桥梁冲击系数的影响。研究发现，在桥梁设计和优化中，需要考虑到车辆荷载的影响，以确保桥梁的稳定性和安全性。本研究提供了一些有用的指导意见和建议，为类似工程的改进和优化提供了有益的参考。