基于随机车流的多塔连跨悬索桥钢桥面铺装力学行为研究
发布时间：2022-08-23 16:47
近年来,多塔连跨悬索桥的研究和应用得到了国内外学术界和工程界的广泛关注。现阶段针对多塔连跨悬索桥的研究大多集中于桥梁整体的抗震、风致振动以及车桥耦合振动分析等方面,主要侧重于桥梁整体或钢箱梁结构的安全性设计与评价,而荷载和桥梁结构共同作用下钢桥面铺装层的力学响应特性亟待阐明。本文依托国家科技支撑计划项目“超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究”（2009BAG15B03）,以泰州长江公路大桥为研究对象,研究了随机车流荷载作用下多塔连跨悬索桥钢桥面铺装体系的力学行为特性,采用数值模拟和试验测试,获取了多塔连跨悬索桥正交异性钢桥面板与铺装复合体系在随机车流荷载作用下的力学响应行为规律,进而对多塔连跨悬索桥钢桥面铺装体系的结构参数设计提出了建议。首先,对现有公路桥梁随机车流统计分析方法和预测原理进行了系统梳理;结合泰州长江大桥交通量预测数据和江阴长江大桥实测数据的统计分析结果,确定其车型符合双峰正态分布,车重符合极值I型分布,车间距符合指数分布;基于蒙特卡洛方法,借助MATLAB软件编制了公路桥梁随机车流荷载模拟程序,构建了泰州长江大桥的随机车流荷载模型。随后,建立了泰州长江...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 公路桥梁随机车流研究概况
1.2.2 桥型对铺装层力学行为影响的研究概况
1.2.3 钢桥面铺装体系力学性能的研究概况
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 随机车流模拟
2.1 随机车流的车辆荷载参数研究
2.1.1 随机车流统计分析方法
2.1.2 车流量分析
2.1.3 车型与车重分析
2.1.4 车距分析
2.2 车流量预测
2.2.1 车流量预测原理
2.2.2 泰州长江大桥车流预测
2.3 泰州长江大桥随机车流模拟研究
2.3.1 随机车流模拟基本原理及方法
2.3.2 车流模拟程序的编制
2.3.3 泰州长江大桥随机车流模拟
2.4 本章小结
第3章 随机车流作用下多塔连跨悬索桥力学响应分析
3.1 悬索桥计算基本理论及分析方法
3.2 多塔连跨悬索桥数值模型
3.2.1 泰州长江大桥工程概况
3.2.2 材料及几何参数选取
3.2.3 子结构的模拟及其单元类型
3.2.4 荷载及边界条件
3.2.5 动力特性研究
3.3 随机车流作用下桥道系应力敏感性空间分析
3.3.1 随机车流作用下多塔连跨悬索桥力学响应分析
3.3.2 随机车流荷载作用对多塔连跨悬索桥力学响应的影响
3.3.3 随机车流对整桥应力响应的影响
3.4 多塔连跨悬索桥桥型结构影响分析
3.5 本章小结
第4章 随机车流作用下钢桥面铺装力学响应数值模拟
4.1 多尺度分析方法
4.2 中尺度模型钢桥面铺装结构分析
4.2.1 全桥模型分析确定最不利梁段
4.2.2 带铺装局部箱梁段模型建立
4.2.3 考虑整桥效应的梁段模型分析结果
4.3 小尺度模型钢桥面铺装结构分析
4.3.1 正交异性板的力学特征
4.3.2 正交异性复合体系模型的建立
4.3.3 正交异性复合体系模型力学响应分析
4.4 本章小结
第5章 随机车流作用下钢桥面铺装复合体系力学响应试验研究
5.1 钢箱梁桥面铺装系复合结构试验模型设计
5.1.1 钢桥面铺装复合结构实体单元模型设计思路
5.1.2 钢桥面铺装复合结构实体单元模型构建与试算
5.2 钢箱梁桥面铺装复合结构试验系统的构建
5.2.1 试验模型的加工与安装
5.2.2 荷载试验系统的构建
5.2.3 多通道应变位移测试系统的构建
5.3 随机车流作用下钢箱梁桥面铺装系力学响应研究
5.3.1 钢箱梁桥面裸板荷载响应行为的试验研究
5.3.2 钢箱梁桥面铺装复合结构荷载响应行为的试验研究
5.3.3 钢桥面铺装复合体系足尺模型试验与数值研究对比分析
5.4 本章小结
第6章 钢箱梁桥面铺装应力响应敏感性分析
6.1 加载工况及计算说明
6.2 铺装层参数对桥面系力学响应的影响
6.2.1 铺装层厚度
6.2.2 铺装层模量
6.3 桥面体系参数对铺装系力学响应的影响
6.3.1 顶板厚度
6.3.2 U肋厚度
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 本文创新点
7.3 进一步研究的设想
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]多塔连跨悬索桥受力特性分析[J]. 谢雪峰,罗喜恒. 渤海大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于多元胞模型的桥梁车流合成及荷载模拟[J]. 阮欣,金泽人,周军勇,涂辉招. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[3]三塔悬索桥桥塔适宜刚度体系研究[J]. 李万恒,王元丰,李鹏飞,吴寒亮. 土木工程学报. 2017(01)
[4]层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响[J]. 万晨光,申爱琴,薛翠真,赵学颖. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[5]中国交通工程学术研究综述·2016[J]. 马建,孙守增,芮海田,马勇,王磊,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊. 中国公路学报. 2016(06)
[6]基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析[J]. 金泊含,王立彬,王鸿,郭潇艺. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响[J]. 陶天友,王浩,李爱群. 振动.测试与诊断. 2016(01)
[8]车流荷载作用下三塔悬索桥主梁动力响应分析[J]. 沈刚,陈祥,王满满,傅中秋. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
[9]基于实测和CA模型的大跨桥梁车辆荷载模拟[J]. 武隽,杨飞,韩万水. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[10]中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军. 中国公路学报. 2014(05)
博士论文
[1]千米级多塔连跨悬索桥中间塔适宜刚度及连跨效应研究[D]. 李万恒.北京交通大学 2017
[2]以大型车辆为主的高速公路噪声预测模型修正及声屏障优化研究[D]. 曹丽娜.长安大学 2015
[3]随机车流下悬索桥加劲梁动力响应概率模型与可靠度研究[D]. 鲁乃唯.长沙理工大学 2014
[4]重载交通水泥混凝土特大桥桥面铺装受力分析及关键技术研究[D]. 臧继成.河北工业大学 2014
[5]公路桥梁设计荷载及其组合研究[D]. 党栋.长安大学 2012
[6]大跨径钢箱梁桥面沥青铺装设计方法研究[D]. 赵锋军.湖南大学 2012
[7]大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D]. 甄晓霞.华南理工大学 2010
[8]钢箱梁桥面铺装力学行为与结构优化研究[D]. 黄成造.长安大学 2010
[9]钢桥面铺装加速加载实验研究[D]. 杨三强.长安大学 2010
[10]高速公路桥梁交通荷载调查分析及仿真模拟[D]. 王涛.长安大学 2010
硕士论文
[1]基于ANSYS的大跨度四塔悬索桥风致颤振及抖振研究[D]. 杨敏.东南大学 2017
[2]大跨桥梁多车道随机车流统计及其等效荷载模型研究[D]. 茅向前.南京工业大学 2015
[3]基于WIM数据的多车道随机车流模拟及汽车荷载效应[D]. 吕硕.长安大学 2015
[4]蒙特卡洛方法及应用[D]. 朱陆陆.华中师范大学 2014
[5]三塔悬索桥抗震性能研究[D]. 傅国宁.浙江工业大学 2012
[6]基于实测数据的高速公路随机车流仿真模拟理论及程序开发[D]. 高文博.长安大学 2010
[7]随机数理论及其在三分法中的应用[D]. 李娟.东北大学 2010
[8]大跨径铁路斜拉桥动力特性及地震响应研究[D]. 姜夕伟.西南交通大学 2010
[9]基于随机车流的桥梁动力特性与可靠性研究[D]. 周剑波.长安大学 2009
[10]大跨径正交异性钢箱梁桥面铺装复合梁疲劳试验研究[D]. 庞立果.长安大学 2008
本文编号：3678131
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 公路桥梁随机车流研究概况
1.2.2 桥型对铺装层力学行为影响的研究概况
1.2.3 钢桥面铺装体系力学性能的研究概况
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 随机车流模拟
2.1 随机车流的车辆荷载参数研究
2.1.1 随机车流统计分析方法
2.1.2 车流量分析
2.1.3 车型与车重分析
2.1.4 车距分析
2.2 车流量预测
2.2.1 车流量预测原理
2.2.2 泰州长江大桥车流预测
2.3 泰州长江大桥随机车流模拟研究
2.3.1 随机车流模拟基本原理及方法
2.3.2 车流模拟程序的编制
2.3.3 泰州长江大桥随机车流模拟
2.4 本章小结
第3章 随机车流作用下多塔连跨悬索桥力学响应分析
3.1 悬索桥计算基本理论及分析方法
3.2 多塔连跨悬索桥数值模型
3.2.1 泰州长江大桥工程概况
3.2.2 材料及几何参数选取
3.2.3 子结构的模拟及其单元类型
3.2.4 荷载及边界条件
3.2.5 动力特性研究
3.3 随机车流作用下桥道系应力敏感性空间分析
3.3.1 随机车流作用下多塔连跨悬索桥力学响应分析
3.3.2 随机车流荷载作用对多塔连跨悬索桥力学响应的影响
3.3.3 随机车流对整桥应力响应的影响
3.4 多塔连跨悬索桥桥型结构影响分析
3.5 本章小结
第4章 随机车流作用下钢桥面铺装力学响应数值模拟
4.1 多尺度分析方法
4.2 中尺度模型钢桥面铺装结构分析
4.2.1 全桥模型分析确定最不利梁段
4.2.2 带铺装局部箱梁段模型建立
4.2.3 考虑整桥效应的梁段模型分析结果
4.3 小尺度模型钢桥面铺装结构分析
4.3.1 正交异性板的力学特征
4.3.2 正交异性复合体系模型的建立
4.3.3 正交异性复合体系模型力学响应分析
4.4 本章小结
第5章 随机车流作用下钢桥面铺装复合体系力学响应试验研究
5.1 钢箱梁桥面铺装系复合结构试验模型设计
5.1.1 钢桥面铺装复合结构实体单元模型设计思路
5.1.2 钢桥面铺装复合结构实体单元模型构建与试算
5.2 钢箱梁桥面铺装复合结构试验系统的构建
5.2.1 试验模型的加工与安装
5.2.2 荷载试验系统的构建
5.2.3 多通道应变位移测试系统的构建
5.3 随机车流作用下钢箱梁桥面铺装系力学响应研究
5.3.1 钢箱梁桥面裸板荷载响应行为的试验研究
5.3.2 钢箱梁桥面铺装复合结构荷载响应行为的试验研究
5.3.3 钢桥面铺装复合体系足尺模型试验与数值研究对比分析
5.4 本章小结
第6章 钢箱梁桥面铺装应力响应敏感性分析
6.1 加载工况及计算说明
6.2 铺装层参数对桥面系力学响应的影响
6.2.1 铺装层厚度
6.2.2 铺装层模量
6.3 桥面体系参数对铺装系力学响应的影响
6.3.1 顶板厚度
6.3.2 U肋厚度
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 本文创新点
7.3 进一步研究的设想
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]多塔连跨悬索桥受力特性分析[J]. 谢雪峰,罗喜恒. 渤海大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]基于多元胞模型的桥梁车流合成及荷载模拟[J]. 阮欣,金泽人,周军勇,涂辉招. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[3]三塔悬索桥桥塔适宜刚度体系研究[J]. 李万恒,王元丰,李鹏飞,吴寒亮. 土木工程学报. 2017(01)
[4]层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响[J]. 万晨光,申爱琴,薛翠真,赵学颖. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[5]中国交通工程学术研究综述·2016[J]. 马建,孙守增,芮海田,马勇,王磊,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊. 中国公路学报. 2016(06)
[6]基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析[J]. 金泊含,王立彬,王鸿,郭潇艺. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响[J]. 陶天友,王浩,李爱群. 振动.测试与诊断. 2016(01)
[8]车流荷载作用下三塔悬索桥主梁动力响应分析[J]. 沈刚,陈祥,王满满,傅中秋. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
[9]基于实测和CA模型的大跨桥梁车辆荷载模拟[J]. 武隽,杨飞,韩万水. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[10]中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军. 中国公路学报. 2014(05)
博士论文
[1]千米级多塔连跨悬索桥中间塔适宜刚度及连跨效应研究[D]. 李万恒.北京交通大学 2017
[2]以大型车辆为主的高速公路噪声预测模型修正及声屏障优化研究[D]. 曹丽娜.长安大学 2015
[3]随机车流下悬索桥加劲梁动力响应概率模型与可靠度研究[D]. 鲁乃唯.长沙理工大学 2014
[4]重载交通水泥混凝土特大桥桥面铺装受力分析及关键技术研究[D]. 臧继成.河北工业大学 2014
[5]公路桥梁设计荷载及其组合研究[D]. 党栋.长安大学 2012
[6]大跨径钢箱梁桥面沥青铺装设计方法研究[D]. 赵锋军.湖南大学 2012
[7]大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D]. 甄晓霞.华南理工大学 2010
[8]钢箱梁桥面铺装力学行为与结构优化研究[D]. 黄成造.长安大学 2010
[9]钢桥面铺装加速加载实验研究[D]. 杨三强.长安大学 2010
[10]高速公路桥梁交通荷载调查分析及仿真模拟[D]. 王涛.长安大学 2010
硕士论文
[1]基于ANSYS的大跨度四塔悬索桥风致颤振及抖振研究[D]. 杨敏.东南大学 2017
[2]大跨桥梁多车道随机车流统计及其等效荷载模型研究[D]. 茅向前.南京工业大学 2015
[3]基于WIM数据的多车道随机车流模拟及汽车荷载效应[D]. 吕硕.长安大学 2015
[4]蒙特卡洛方法及应用[D]. 朱陆陆.华中师范大学 2014
[5]三塔悬索桥抗震性能研究[D]. 傅国宁.浙江工业大学 2012
[6]基于实测数据的高速公路随机车流仿真模拟理论及程序开发[D]. 高文博.长安大学 2010
[7]随机数理论及其在三分法中的应用[D]. 李娟.东北大学 2010
[8]大跨径铁路斜拉桥动力特性及地震响应研究[D]. 姜夕伟.西南交通大学 2010
[9]基于随机车流的桥梁动力特性与可靠性研究[D]. 周剑波.长安大学 2009
[10]大跨径正交异性钢箱梁桥面铺装复合梁疲劳试验研究[D]. 庞立果.长安大学 2008
本文编号：3678131
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3678131.html
