随着经济社会的不断发展,我国铁路网规模还将进一步扩大和完善,铁路运营也趋于“高速化、大运量”,这对铁路桥梁提出了更高的要求。钢-混凝土组合桥梁凭借其独特的性能和优点,在欧美等西方发达国家已得到较为广泛的应用,但在我国铁路桥梁建设中并不多见。因此,对列车荷载作用下钢-混凝土组合桥梁动力响应和疲劳性能开展研究具有一定的现实意义,可以为我国钢-混凝土组合桥梁的设计和维护提供参考。本文考虑偏心移动列车荷载作用下简支梁垂向和扭转共振及消振效应的影响,基于车桥耦合动力学模型,主要对钢-混凝土组合桥梁动力响应和疲劳性能进行研究。本文主要工作如下:(1)偏心移动列车荷载作用下简支梁垂向和扭转共振及消振效应研究将偏心移动列车荷载等效为一系列集中力和扭矩,分别推导了单个荷载、等间距荷载序列、整列车荷载作用下简支梁质心垂向响应和扭转响应解析解。从解析解表达式出发给出了垂向和扭转共振及消振车速计算公式,阐明了各自发生机理,结合数值算例对理论推导进行了验证。研究表明,共振车速与车辆全长、桥梁自振频率有关;消振车速与转向架定距、轮对固定轴距、桥梁长度及其自振频率有关。(2)车桥耦合动力学模型建立将车桥耦合系统分为车辆子模型和桥梁子模型,并通过轮轨接触关系将两者耦合在一起。车辆子模型采用多刚体理论建立,桥梁子模型采用模态综合法建立,轮轨垂向和横向接触关系均考虑为密贴,并考虑轨道不平顺激励的影响。随后采用Matlab软件编写了车桥耦合动力学模型程序,并结合高速铁路桥梁实测数据对模型进行了验证。(3)基于车桥耦合的钢-混凝土组合桥梁动力响应分析以一座高速铁路钢-混凝土组合桥梁为例,利用本研究所建立的车桥耦合动力学模型,研究了列车速度对组合桥梁质心垂向响应、扭转响应及偏心垂向响应的影响,并分析了轨道不平顺和阻尼比对组合桥梁动力响应的影响。研究结果表明:①当列车速度满足垂向或扭转共振条件时,组合桥梁质心垂向响应或扭转响应将会放大,且共振阶次越低,放大效应越明显;②扭转效应对组合桥梁偏心垂向加速度响应影响明显;③轨道不平顺对组合桥梁动力响应具有不利影响;④增大阻尼比能够降低组合桥梁的动力响应。(4)基于车桥耦合的钢-混凝土组合桥梁栓钉剪应力响应分析推导了钢-混凝土组合桥梁垂向弯曲引起的栓钉纵向剪应力和扭转引起的栓钉横向剪应力计算公式,利用车桥耦合模型分别研究了扭转效应、截面位置、列车速度、轨道不平顺和阻尼比等因素对组合桥梁栓钉剪应力响应的影响。研究结果表明:①扭转效应对栓钉剪应力的影响较小;②组合桥梁梁端为栓钉抗剪最不利位置;③组合桥梁发生共振时栓钉剪应力增大;④轨道不平顺对栓钉剪应力具有不利影响;⑤增大阻尼比能够降低栓钉剪应力。(5)基于车桥耦合的钢-混凝土组合桥梁疲劳性能评估采用基于S-N曲线的Miner线性累积伤损理论,以栓钉为钢-混凝土组合桥梁疲劳关键细节,提出了考虑车桥相互作用的组合桥梁疲劳性能评估方法,分别研究了截面位置、列车速度、轨道不平顺和阻尼比等因素对钢-混凝土组合桥梁栓钉疲劳性能的影响。研究结果表明:①组合桥梁梁端为栓钉疲劳最不利位置;②组合桥梁发生共振时栓钉疲劳伤损增大;③轨道不平顺对栓钉疲劳具有不利影响;④增大阻尼比能够降低栓钉的疲劳伤损。