车辆荷载下道路的动态响应

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随着中国交通系统的不断发展,车辆运行速度的不断提升,车辆载重的不断增加,交通荷载对其周围地基的影响越来越受到人们的关注。因此,分析车辆荷载与路面、地基之间的动态响应问题具有十分重要的意义。  在交通系统领域,路面、桥梁和列车轨道等都是十分常见的工程结构,为了研究车辆在移动过程中,与路面、桥梁和列车轨道等工程结构以及地基之间的动力响应问题,本文分别基于Euler-Bernoulli梁理论和Timoshenko梁理论,提出一种新算法,最后进行了分析、对比。  在研究过程中,本文把公路、桥梁和列车轨道等工程结构看作无限长梁,把路面、桥梁和列车轨道等工程结构的承载地基用Kelvin地基模型代替,即Kelvin地基上的无限长梁模型。在计算过程中,本文引入动坐标系并利用伽利略变换把动力问题转化成形式上的静力问题,引入对偶变量并再将系统转入状态空间,得到对偶方程组,该对偶方程组不满足哈密顿正则方程辛矩阵的特点,称之为非对称对偶方程组。针对非对称对偶方程组,利用区段混合能,提出一种新的两端边值问题的精细积分法解法。最后分析了地基阻尼、荷载移动速度与地基响应最大值之间的关系。当地基阻尼较小时,随恒载移动速度的增大,地基-梁响应的最大值先增大后减小;当地基阻尼较大时,地基-梁相应最大值随恒载移动速度的增大而减小;地基-梁的响应在时间历程和空间分布上的不对称性都会随着地基阻尼和恒载移动速度的增大而更加明显。  最后本文利用该方法,对工程实例,进行分析、讨论,体现了该方法在研究交通荷载振动问题中可行性和准确性。
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