多排车辆激励公路桥梁振动响应研究

发布时间：2020-11-06 01:05

　　 当前,公路桥梁交通流量不断增大,车流形式日益复杂,相比单个车辆对桥梁的冲击效应,多个车辆作用下桥梁结构会产生更大的振动响应,影响行车舒适性和桥梁使用寿命。以往的车桥耦合振动研究大多是对单一车道上单个车辆或纵向多个车辆作用下桥梁的振动响应进行分析,很少有对不同车道上横向并排多车作用下桥梁振动响应进行的研究。不同车道上的车辆不仅各自与桥梁产生直接的耦合振动,车辆之间也会产生间接的耦合振动,因此,有必要研究更加接近实际工况的横向多排车辆作用下的桥梁振动响应。本文基于D’Alembert原理建立多车车辆振动方程,采用振型分解法建立桥梁的振动方程,通过位移协调条件和力的平衡条件建立车桥耦合系统的振动方程,用谐波叠加法对路面不平顺进行模拟,使用MATLAB程序编制了基于Newmark-β积分方法的车桥耦合求解程序,对一简支梁桥和一连续梁桥进行了ANSYS建模和模态分析,研究了桥梁结构在单车、横向并排两车和纵向前后两车3种非偏载工况下,跨中竖向位移响应和冲击系数随车速、车辆间距和路面不平度的变化规律,同时研究了车辆偏载对桥梁振动响应的影响。结果表明:3种非偏载工况下桥梁跨中位移响应和冲击系数均不随车速的增大而单调增大,单车和横向两车工况下的冲击系数随车速的变化规律类似,纵向两车工况下的冲击系数曲线会围绕单车工况下的冲击系数曲线上下波动;横向两车工况下,桥梁跨中最大动位移和最大静位移随车辆间距的增大而减小,冲击系数随车辆间距的增大而增大。纵向两车工况下,桥梁跨中最大动位移和最大静位移随车辆间距的增大而减小,并最终趋于定值,冲击系数会围绕单车工况下的冲击系数上下波动,最终趋于定值。随着路况的变差,3种非偏载工况下的位移响应和冲击系数均逐渐增大,且单车和横向两车工况下的冲击系数变化规律类似。随着车速增大,偏载形式下单车工况和横向两车工况的冲击系数变化规律相似,纵向两车工况的冲击系数绕其二者上下波动,但与非偏载工况下的结果相比,车辆偏载会引起冲击系数的增大。
【学位单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441.3
【部分图文】：

是车桥耦合振动问题。当车辆的振动频率与桥梁的振动频率接近时，容易坏桥梁结构并影响车辆行驶。因此，车桥耦合振动问题在桥梁的设计、建占有相当重要的地位。1 年至今，我国发生了多起因车辆振动破坏造成的桥梁坍塌事故。2011 年林省长春市伊通河上一座大桥发生坍塌，造成一辆正在行驶的货车坠入不同程度受伤。2011 年 7 月，杭州钱江三桥辅桥部分桥面塌落（图 1-1（，一辆重达 160t 的严重超载 6 轴货车，在通过北京怀柔区宝山寺白河桥生桥梁坍塌（图 1-1（b））。所以，在进行桥梁设计时，对桥梁运营阶段将动力冲击作用进行合理的预估和分析就显得十分重要。桥梁车桥耦合振动问题的研究历史要比公路桥梁车桥耦合振动问题的研久，Willis[3]于 1894 年得出了第一份桥梁振动的研究报告，报告对 Cheste的原因进行了探讨与研究。经过长时间的探索研究之后，目前对铁路桥梁问题的研究已经较为成熟[4]。但是，在公路桥梁车桥耦合振动问题的研究因素众多且复杂，例如，交通车流的随机性，车辆速度的变化，路面的不以，对于公路桥梁车桥耦合振动问题的研究还需要很长的路要走。

第一章 绪论耦合研究古典理论及研究进展耦合古典理论耦合理论经过长久的研究后，研究者对车桥耦合的原理、特的进展。但是，由于当时实验条件和实验方法的限制，通过应不具有统一性，其结果仅在特定条件下成立。鉴于此，研对车桥耦合振动响应的理论分析。早期的数学理论发展有限过解析式来对车桥耦合振动进行分析成为了工程师们的首选桥梁的相互作用进行定性分析，这便是车桥耦合古典理论的速移动的常量力模型桥耦合研究把车辆视为匀速移动的常量力，桥梁视为简支梁通过桥梁时的振动响应进行了分析[5-9]。该分析忽略了列车的特性，没有耦合，避免了对变系数的微分方程的求解，简化只有在车辆质量相比桥梁质量很小的情况下才适用。

匀速移动的常量力模型车桥耦合研究把车辆视为匀速移动的常量力，桥梁视为简支梁（车通过桥梁时的振动响应进行了分析[5-9]。该分析忽略了列车的惯变特性，没有耦合，避免了对变系数的微分方程的求解，简化了果只有在车辆质量相比桥梁质量很小的情况下才适用。图 1-2 常量力模型Fig.1-2 Constant force model匀速移动的简谐力模型匀速移动常量力模型之后，研究者们通过考虑不同的荷载以及荷理论进行扩展与延伸，用匀速移动的简谐力代替常量力，从而得型（如图 1-3 所示），该模型可以对蒸汽机车的动轮偏心冲击作
【参考文献】

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1 李帅;任辉;;斜拉桥车桥耦合振动对冲击系数的影响分析[J];公路交通技术;2015年04期

2 沈锐利;官快;房凯;;车桥耦合数值模拟桥梁冲击系数随机变量的概率分布[J];振动与冲击;2015年18期

3 邓露;何维;王芳;;不同截面类型简支梁桥动力冲击系数研究[J];振动与冲击;2015年14期

4 李海龙;吕中荣;刘济科;;基于车致振动响应的含分布损伤桥梁结构识别方法[J];中山大学学报(自然科学版);2015年03期

5 陈水生;黎峰;桂水荣;;药湖高架桥车桥耦合振动行车舒适性评价分析[J];公路工程;2015年01期

6 陈水生;李孟廷;桂水荣;李锦华;;多车激励公路简支梁车桥耦合振动响应分析[J];武汉理工大学学报;2014年03期

7 桂水荣;陈水生;万水;;汽车荷载作用下空心板桥空间动力冲击效应[J];北京交通大学学报;2014年01期

8 霍学晋;蒲黔辉;;蝶形拱桥的动力冲击系数研究[J];振动与冲击;2014年01期

9 桂水荣;陈水生;赵辉;万水;;基于LS-DYNA公路桥梁车桥耦合振动模型[J];公路交通科技;2013年07期

10 蒋培文;贺拴海;王凌波;;车辆相互作用对连续梁车桥耦合振动影响分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年08期

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1 蒋培文;公路大跨径连续体系桥梁车桥耦合振动研究[D];长安大学;2012年

2 胡晓燕;大跨度公路桥梁车桥耦合振动响应研究[D];武汉理工大学;2009年

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1 何维;中小跨径梁桥动力冲击系数研究[D];湖南大学;2015年

2 李彦伟;基于车桥耦合作用的连跨混凝土梁桥动力响应研究[D];太原理工大学;2015年

3 史文斌;混凝土连续箱梁桥动力性能的影响研究[D];太原理工大学;2015年

4 郭斌强;移动车辆作用下斜拉桥行车舒适性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 扶桑;中、美公路路面不平度的对比分析[D];大连理工大学;2013年

6 张黎明;大跨度连续刚构桥车桥耦合振动研究[D];西南交通大学;2007年

本文编号：2872448