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工学硕士学位论文
公路桥梁结构随机振动分析
硕士研究生: 殷立辉
导师:王宗林教授
申请学位级别: 工学硕士
学科、专业: 桥梁与隧道工程
所在单位:交通科学与工程学院
答辩日期:2007 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:U441+.3
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Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
ANALYSIS ON RANDOM
VIBRATION
OF HIGHWAY-BRIDGE STRUCTURE
Candidate: Yin Lihui
Supervisor: Prof. Wang Zonglin
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Bridge and Tunnel Engineering
Affiliation: School of Transportation Science
and Engineering
Date of Defence: July, 2007
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
公路桥梁结构的随机振动问题是一个只能用统计规律来解决的问题,无
法采用确定性的方法和手段来解决。本论文提出了一种解决车桥耦合系统随
机振动的新方法:在利用现有通用的有限元软件 ANSYS 的基础上,将车辆
系统在随机因素激励下的振动转化为力的形式,针对随机振动因素对车桥耦
合系统的影响规律进行分析。
本文推导了单自由度体系的车辆简化模型的振动方程,与桥梁振动方程
耦合,根据相关理论进行了必要的简化,建立了车桥耦合振动方程。在对车
桥耦合系统随机振动分析的过程中,借鉴了路面平整度的概率模型,提出了
桥面平整度的概率模型,提出了桥头跳车影响下的计算模型,提出了桥面破
损激励下的计算模型,并分别建立了车桥耦合振动方程。
本文通过对 5 种跨径的简支梁桥在桥面平整度、桥头跳车和桥面破损等
方面的影响下分别进行了动力效应计算,分析了桥面平整度对车桥耦合系统
的影响规律及其概率,分析了桥头跳车对车桥耦合系统的影响,分析了桥面
破损激励对车桥耦合系统的影响,最后分别讨论了公路桥梁结构的动力效应
分别随车辆行驶速度、车辆上桥时初始振动状态、桥面平整度等级、桥头路
面高差、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。
关键词随机振动;车桥耦合振动;桥面平整度;桥头跳车;桥面破损
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The random vibration for highway-bridge structure is a problem which can
only use the statistic system to solve and we can not use the affirmatory method
to solve the problem. In this paper, the author suggests a new method to solve
random vibration of the vehicle-bridge coupled system: going ahead on the basis
making use of the finite element software being applied or used universally, the
author makes the vehicle vibration under random stimulation into the form of
force, and carry out a analysis on the changing law of the vehicle-bridge coupled
system under the influence of the random factor belong to the vibration aspect.
In this discu