交通荷載作用下橋梁振動(dòng)與噪聲問題研究.pdf

1、隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，交通荷載引起的橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題日益突出，尤其是復(fù)雜異形橋梁的車橋耦合振動(dòng)、交通荷載作用下斜拉橋及斜拉索的振動(dòng)問題以及由車橋振動(dòng)衍生的低頻噪聲問題等，這些問題為橋梁工程的相關(guān)理論研究提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法和理論模型已無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)、新結(jié)構(gòu)、新問題提出的新要求，因此有必要發(fā)展新的理論模型和計(jì)算方法。
　　 本文針對(duì)復(fù)雜異形鋼管混凝土拱橋，建立考慮吊桿局部振動(dòng)影響的空間索-拱-梁組合有限元模型。針對(duì)吊桿采用空間

2、鉸接桿模型，并引入自由度凝聚概念，以吊桿基本振型代替索單元體系的所有自由度，從而克服傳統(tǒng)以索單元直接計(jì)算吊桿振動(dòng)所造成的計(jì)算效率低的缺點(diǎn)。以寧波長(zhǎng)豐大橋的設(shè)計(jì)方案為對(duì)象，應(yīng)用新型橋梁模型結(jié)合多質(zhì)點(diǎn)體系車輛模型的車橋耦合振動(dòng)理論，研究路面粗糙度、行車速度、結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)車輛輪壓荷載、拱肋和主梁的撓度及拉索張力沖擊系數(shù)的影響。
　　 針對(duì)中等跨徑斜拉橋的交通振動(dòng)問題，建立考慮拉索側(cè)向振動(dòng)的有限元方法，以杭州灣跨海大橋北航道橋?yàn)槔?，分析?/p>

3、類斜拉橋的交通振動(dòng)特性和動(dòng)力沖擊效應(yīng)。針對(duì)超大跨徑斜拉橋的拉索振動(dòng)問題，建立基于車橋耦合振動(dòng)理論的柔性拉索在支點(diǎn)激勵(lì)下非線性振動(dòng)理論，以跨徑1400m的斜拉橋設(shè)計(jì)方案為對(duì)象，分析不同行車條件下鋼和CFRP拉索的非線性振動(dòng)響應(yīng)，探討CFRP拉索在斜拉橋中的應(yīng)用前景。
　　 針對(duì)車橋耦合振動(dòng)輻射低頻噪聲問題，本文開展了細(xì)致深入的研究。首先采用基于點(diǎn)聲源的解析解法對(duì)簡(jiǎn)支鋼板梁橋振動(dòng)輻射低頻噪聲進(jìn)行數(shù)值模擬，這里建立考慮剪切板影響的格子

4、梁模型并采用有限單元法(FEM)計(jì)算得到車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)。其次，針對(duì)橋梁輻射聲場(chǎng)推導(dǎo)三維邊界積分方程，并采用邊界元法(BEM)進(jìn)行求解并自行開發(fā)BEM程序代碼，從而與鋼板梁橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的FEM構(gòu)成車橋耦合振動(dòng)輻射低頻噪聲的FEM-BEM混合求解體系。最后，采用鏡像法考察地面邊界對(duì)聲波的反射作用，綜合評(píng)估車橋耦合振動(dòng)輻射低頻噪聲在橋梁附近空間的分布特性和聲壓水平。
　　 將所提FEM-BEM混合求解體系用于簡(jiǎn)支和連續(xù)鋼板梁橋車橋

5、耦合振動(dòng)輻射低頻噪聲的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)分析。通過與橋梁振動(dòng)輻射噪聲現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證三維邊界積分公式和BEM程序的正確性以及FEM-BEM混合求解方法的計(jì)算精度。給出了振動(dòng)橋梁附近噪聲水平的數(shù)值結(jié)果、聲壓的空間分布及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。詳細(xì)討論了路面粗糙度、車速度以及橋面距地高度的變化對(duì)聲壓水平和聲場(chǎng)分布特性的影響。
　　 利用所提FEM-BEM混合方法開展橋梁減振降噪研究。以連續(xù)鋼板梁橋?yàn)槔岢鰳蛄簻p振降噪設(shè)計(jì)方案，并采