基于ANSYS桥梁冲击系数的研究开题报告

1. 研究目的与意义

目前各国对冲击系数的规定相差很大。特别是我国，冲击系数偏小。另外世界各国都有很多旧桥需要维修和评估其承载能力。需要一个比较精确又方便的冲击系数计算办法。冲击系数的研究目前仍在很多国家进行，如美国、加拿大、日本、澳大利亚等。因此，通过学习Ansys的建模与分析功能，利用有限元理论计算桥梁冲击系数，并与《桥规》中给出的桥梁冲击系数进行比较和分析，最后对桥梁冲击系数的确定得到进一步的认识。

2. 国内外研究现状分析

公路桥梁车辆引起的振动问题一直是工程界一个十分感兴趣的课题。它的研究自1849年WilliS开始，理论成果日益丰富。20世纪50年代BiggS假设车辆为弹簧支承的单质量刚体分析了桥梁车辆振动问题，并得到实验验证。60年代我国李国豪教授研究了拱桥的车辆振动问题。随着计算机及有限元法的出现，Veletsos 和黄东洲提出了分析桥梁车辆振动的数值方法。80年代，我国项海帆教授指导他的博士生，对我国公路桥梁的冲击系数做了很有价值的研究。90年代黄东洲将车辆和桥梁模拟为空间结构，路面竖向的不平顺假设为一平稳各态历经的随机过程，研究了多梁式桥、斜拉桥、刚架桥、曲线桥、斜桥及箱梁桥的车辆振动问题，得到了不少重要结论。此外，我国不少学者在这一领域做了很多研究工作，限于篇幅，这里就不-一列举。 在大量理论研究的同时，世界各国对桥梁车辆做了大量的实测研究，1958年美国AASHTO对18座跨径为 15m的公路桥梁进行了测试，结果最大位移冲击系数为 0.63，但只有5％超过0、4，最大应力冲击系数为0.41，但只有5％超过0.29。 1956～1957年加拿大在Ontario实恻 352座公路桥梁的动力放系数．最大力为0.75，但大多数不超过 0.3，已发现较大的冲击系数发生在基频为2-sHz的桥梁。1969～1971年加拿大在Ontario进行了第二次桥梁车辆振动的实测研究，实测结果最大冲击系数在 0.3～0.85之间，Page和 Leonard（1976）报告了英国交通与道路研究室对 30座公路桥梁的实测结果，冲击系数在0.1～0.75之间，他们还报导，如路面上设置一平滑的板块，冲击系数可达2.0。70年代新西兰对 14座桥梁试验结果表明冲击系数在0.1～0.7之间， 1981和 1983年澳大利亚道路委员会（ARRB）对一些短桥进行了正常运行状态下的动力测试。冲击系数的变化在 0.08到 1.32之间。他们发现轻车会引起更高的冲击系数。1980年加拿大进行了第三次大规模桥梁车辆动力测试。共有27座桥梁，桥型包括钢桥、混凝土桥及木桥，跨径在5～122m之间，桥面。引道及伸缩缝都处于好的状态。结果表明冲击系数一般在 0.45内，少量超过 0.5。瑞士 50年代到80年代对226座桥梁进行了动力测试，其中大部分是预应力混凝土桥梁，结果表明对基频为 2～4Hz的桥梁，冲击系数可达 0.7. 尽管世界各国对公路桥梁的车辆振动问题做了大量的理论与实验研究，由于车辆引起的桥梁振动的复杂性，加之在1991年之前，研究者都是采用比较简单的平面力学模型。很多重要的桥梁冲击特性都无法指示，甚至报导的结果相互矛盾。目前世界各国的冲击系数基本上是在实验基础上制订的。

3. 研究的基本内容与计划

2011.2.13～2011.2.28熟悉道路设计规范查阅文献；

2011.2.29～2011.5.25进行道路设计并撰写毕业论文；

2011.5.26～2011.6.4整理设计文件，准备论文答辩。

4. 研究创新点

结合有限元结构分析软件，建立模型，分析桥梁冲击系数，为今后车桥荷载对桥梁设计及施工的影响提供了理论依据及技术支持。