基于ANSYS的钢筋混凝土简支梁桥的振动分析开题报告

1. 研究目的与意义

车辆过桥时产生的动力响应的危害已经为人们广泛认识，并用冲击系数来衡量其危害。

各国的规范也由关于跨径表示的公式，修正为关于桥梁基频的公式，基频能够更好地反映桥梁的性能。

我国的规范也是关于基频的公式，根据吉林省交通科研院实测数据回归分析而得到。

2. 国内外研究现状分析

冲击系数的研究自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wang和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。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。

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。吉林省交通科研所利用动态测试系统，研究从现场实测入手，采集桥上汽车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，用概率与数理统计的方法来研究公路桥梁冲击系数的统计规律。在7座桥梁上进行了现场汽车荷载流12小时连续观测。基于实测的桥梁结构在汽车荷载流作用下的冲击系数随机样本的统计分析，得到了公路桥梁结构冲击系数的概率分布及置信度为0.05时的冲击系数谱，通过回归分析，得到冲击系数与桥梁结构基频之间的关系曲线，经过适当的修正之后即为《公路桥涵涉及通用规范 jtg d60-2004》的冲击系数公式。

3. 研究的基本内容与计划

2.20-3.10ANSYS基本操作熟悉 有限元理论 动力学基本理论了解 文献阅读总结3.11-3.20ANSYS模态分析，瞬态动力分析帮助文件学习，实例操作熟悉，基本理论了解3.20-3.31简单模型自建，模态分析，瞬态动力学分析实例大量模拟桥梁初步标准模型建模，桥梁模态分析，桥梁块加载瞬态动力分析,相关命令流文件阅读，熟悉桥梁优化建模，支座桥型结合分析相关知识了解；文献再次阅读，筛选，文献综述，论文初稿写作4.1-4.15桥梁优化建模，添加支座分析，桥型分析命令流知识系统针对学习，桥面不平度，车辆模型等参量结合分析相关文献和基础理论知识了解论文初稿写作，初稿提交4.164.30桥面不平度，车辆模型参量控制分析命令流文件分析论文初稿修改结束提交，准备答辩

4. 研究创新点

1 运用有限元软件ansys的仿真功能建立国家标准图20米T型简支梁桥模拟实际车桥状况进行研究

2 运用数值计算方法求解动力响应值，在近似车桥状况下，比较研究规范公式的准确性