基于梁格法的剛構拱橋靜動力力學性能分析.pdf

1、隨著中國高速鐵路梁橋的快速發(fā)展和行車速度不斷提升，越來越多的大跨度橋梁的被應用于橋梁建設之中，這些都對數值仿真模擬計算橋梁結構特性提出了必然的要求。現有的橋梁有限元結構計算中主要依托單一梁體模型和精細化的橋梁實體模型進行計算，但單一梁體模型不能反應細部結構變化，模型較為“粗糙”實體模型隨著橋梁跨度的增加，節(jié)點和單元數量的增多會產生巨大的計算量，不便于進行研究計算。因此需要針對橋梁結構進行簡化模型計算。剪力柔性梁格法是針對混凝土橋梁較為常

2、用的橋梁結構簡化方法之一，但其簡化過程是基于結構各項剛度進行的靜力簡化，結構動力特性是否與原結構一致還有待驗證。因此，針對以上問題，本文著力于梁拱組合橋靜動力性能分析及其研究，主要進行了以下幾個方面的工作。
　　(1)系統梳理了梁拱組合橋的國內外的工程案例以及發(fā)展現狀，對近年來國內外拱橋有限元分析成果、穩(wěn)定理論等相關內容進行了總結概述。介紹和梳理了本文研究所要使用的梁格計算理論和多體動力學相關建模理論，為計算和研究奠定理論基礎。<

3、br>　　(2)基于高速鐵路常用橋梁結構的剛構拱組合橋進行有限元計算，分別建立了單一梁體模型和梁格模型，對兩種模型的靜動力特性進行了驗證，通過靜力特性對比驗證了模型計算的可靠性，通過模態(tài)分析對比兩類模型結果差異，通過模態(tài)的數值和形狀對比驗證梁格模型可用于動力計算。
　　(3)將有限元軟件MIDAS/CIVIL中計算的橋梁結構數據結果，導入有限元軟件ANSYS中并與多體動力學軟件UM結合起來，計算了基于梁格法建模的車橋耦合振動響應，

4、并根據規(guī)范對車輛的走行性進行了驗證。驗證了車輛在150km/h～250km/h行駛速度下，車輛豎向加速度最大值為1.118m/s2，橫向加速度最大值為0.862m/s2，輪對的減載率最大值為0.372，脫軌系數最大值為0.218，輪重減載率小于第二限度0.6。車輛脫軌系數小于第二限度1.0，列車能安全行駛通過橋梁。橋梁中跨跨中的豎向撓度最大值為6.096mm，橫向撓度值為5.092mm，均滿足預應力混凝土橋梁豎向撓度要求和橋梁橫向振幅要

5、求限值。橋梁、車輛響應結果均滿足走行性安全標準，車輛能夠安全行駛通過基于梁格簡化的橋梁結構。
　　(4)以基于梁格法的模型基礎參數入手，研究結構在變參數下的梁格結構的動力特性變化。對剛度、拱肋剛度變化下的結構各階模態(tài)的數值和形狀變化進行了分析和驗證，發(fā)現橋梁結構中拱肋剛度變化對結構自振特性影響相對較大，變參數下的結構自振特性只發(fā)生了數值變化，未出現振型形狀變化。
　　(5)對比在不同時速下，橋梁結構參數對其車橋耦合響應結果的