車橋耦合系統(tǒng)時(shí)變動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、隨著輕質(zhì)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及車輛速度的不斷提高，傳統(tǒng)的移動(dòng)載荷模型已經(jīng)不能夠準(zhǔn)確地描述車輛過(guò)橋所引起的動(dòng)力行為，需要用包含慣性耦合效應(yīng)的移動(dòng)質(zhì)量模型取而代之。由于車橋相互作用的位置隨時(shí)間變化，車橋慣性耦合系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)變系統(tǒng)。時(shí)變系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)，無(wú)論在理論建模、數(shù)值算法還是工程應(yīng)用方面都有重要意義。本文較為系統(tǒng)地研究了車橋耦合系統(tǒng)的時(shí)變動(dòng)力學(xué)建模和求解問(wèn)題，主要工作包括：1.通

2、過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的動(dòng)力分析數(shù)值方法進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)由于時(shí)間步長(zhǎng)的敏感性，這些方法不太適合時(shí)變系統(tǒng)?？紤]到車橋質(zhì)量比一般小于0.5的實(shí)際情況，確定以攝動(dòng)法作為求解車橋耦合時(shí)變動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的主要手段。2.在已有的勻速移動(dòng)質(zhì)量簡(jiǎn)支梁模型中加入哥氏力和離心力效應(yīng)，建立了系統(tǒng)的時(shí)變動(dòng)力學(xué)方程，采用小參數(shù)攝動(dòng)法進(jìn)行求解。通過(guò)具體算例，分析了車速和質(zhì)量的影響以及傳統(tǒng)的移動(dòng)載荷模型的誤差。3.進(jìn)一步考慮車輛加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的情形，建立了勻加速移動(dòng)質(zhì)量簡(jiǎn)

3、支梁系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，采用攝動(dòng)法得到問(wèn)題的解。分析了車輛加速度對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響。4.建立了有限多個(gè)車輛過(guò)橋時(shí)的車橋耦合時(shí)變動(dòng)力學(xué)模型，給出了多點(diǎn)耦合問(wèn)題的近似求解方法。分析了不同車數(shù)、車速和車距等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響。5.針對(duì)我國(guó)高速鐵路斜拉橋規(guī)劃，建立了一種簡(jiǎn)化的高速車輛一斜拉橋系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，并給出了該問(wèn)題的多尺度攝動(dòng)解。這一工作對(duì)于高速鐵路斜拉橋的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：車橋耦合 時(shí)變結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)