桥梁结构非线性对车-曲线桥耦合系统动力响应的影响
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摘要
随着中央"一带一路"重大倡议和京津冀协同发展重大决策部署的快速推进,我国的交通运输业必将快速发展,物流数量也将急剧增加,这对交通运输基础设施提出了更快、更方便、更安全的要求。当重型汽车高速通过曲线桥时,由于其惯性大、车身长、侧倾中心高,会产生很大的离心力,不仅对曲线桥产生竖向动力作用,还会由于偏心和离心力对曲线桥产生扭转动力作用。同时,重型汽车通过曲线桥转弯制动时易发生甩尾、侧翻等失稳现象,使得汽车-曲线桥耦合系统的受力状态比汽车-直线桥耦合系统的受力状态复杂的多。本文以某座立交桥的一段混凝土曲线匝道桥为研究背景,采用ANSYS数值方法建立汽车-曲线桥耦合系统的有限元分析模型,研究桥梁结构的几何非线性和钢筋混凝土的材料非线性对汽车-曲线桥耦合系统动力响应的影响。首先,建立曲线桥结构有限元模型,采用质量单元模拟车体和簧下质量,弹簧单元模拟车辆悬挂系统,建立汽车-曲线桥耦合系统有限元计算模型;其次,分别计算不考虑桥梁结构非线性、只考虑桥梁结构几何非线性、及同时考虑桥梁结构几何非线性和钢筋混凝土材料非线性时,汽车-曲线桥耦合系统的动力响应;最后,分析计算不同汽车轴重时,桥梁结构非线性对汽车-曲线桥耦合系统动力响应的影响。结果表明:当轴重较大时需要考虑桥梁非线性的影响,曲线桥的冲击系数比直线桥的大。按现有桥梁规范中直线桥的公式计算曲线桥,冲击系数偏小,存在安全隐患。
引文