考虑外部激励的车桥耦合系统非线性动力响应分析
发布时间：2021-09-24 07:23
行车荷载作为通过桥梁的主要活载之一,对桥梁结构的安全有着重要影响。随着现代化科技的发展,新材料（如新型高强度钢、先进复合材料）的开发与应用,以及桥梁施工技术的提高,桥梁结构逐步向大跨、新型、轻质方向发展,加之伴随交通量的增长与车速的增加以及载重相对越来越大,相应的对桥梁结构的稳定性能与安全性能进一步提高,从而使得车-桥耦合振动越来越受到重视。当前车-桥耦合领域中学者们对车-桥耦合的研究过程从只探究车桥本身（不考虑外部激励）相互耦合逐步深入到考虑外部激励（风荷载,地震等）对车-桥耦合的影响。但是目前研究中在考虑外部激励下中对车桥耦合非线性研究更多的是基于车与桥面接触力的非线性以及轮轨之间的非线性,然而对桥梁结构自身的非线性因素考虑较少,而且实际中许多桥梁结构是含裂纹工作的,但是对于含裂纹梁的车-桥耦合分析其中大多并未考虑外部激励的影响。在此基础上,本文考虑了外部激励情况下探究了桥梁结构自身的非线性以及梁体本身含表面裂纹对车-桥耦合振动的影响。首先,文章详细介绍了外部激励的车-桥耦合振动系统分析的研究背景、研究现状以及研究意义。然后采用Euler-Bernoulli梁理论,以地震激励下的简...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车－桥耦合系统模型??
第三章地震作用下的车桥耦合非线性动力响应分析??１．５?｜?．?１?，?，?，??１?卜?｜?■］??Ｉ?，??。．４?丨Ｉ?｜｜｜丨｜?｜??］??．Ｕ＾＾＾＾?Ｉ??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??支撑点Ｉ??０．８；??．??＞?１??０．６卜?Ｉ?彳??－０．４卜?｜?｜｜１??－０．６?卜??〇８〇?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??支撑点２??图３．１修正后的人工地震波模拟加速度时程??３．４算例分析及讨论??算例中米用如Ｆ参数分析，梁长／?＝?６０ｗ，弹性模量￡＇?＝?１．９９９５ｘｌＯｎｆｃＶ／ｗ２，梁单位??长度质量ｗ?＝?２５９２Ａｇ，惯性矩／，．?＝１．２ｘｌ〇＇Ｗ体密度ｐ＝７２００Ａｇ／ｍ＿＇，车轮质??Ｍ，＝?５００ｋｇ?，车体质量Ｍ２?＝２５０（％?，悬架刚度６?＝?３４０伙／爪，阻尼系数??４＝２＼１０＾心／所，车辆匀速经过桥梁速度为「＝?１０／？／＞＾，取地震波时程／?＝?１知时刻上??桥。采用四阶Ｒｕｎｇｅ－ｋｕｔｔａ法对其求解对式（３．５）、（３．７）联立组成的微分方程组进行??求解。假设地震激励采用一致地震激励，地震波采人工模拟地震波，并对地震波进行修??正，去除其中所含的误差，进而得到一致化的地震加速度、速度和位移时程。为了验证??２１??
硕士学位论文??本文方法的有效性，在忽略桥梁几何非线性效应基础上得到了车桥耦合动力系统梁体的??位移时间历程图。图３．２表明，采用本文的方法和思路得到的结果与文献［７６］结果基本??一致，表明本文方法和理论的可靠性。??０．５?丨Ｘ１（－?，?，?，?，???，???参考文献???本文结果ｒ??°Ｋ?ｆ??－ｒ?＼?ｒ??Ｌ：?ｓ?ｒ?：??２?＼参，、文献／??？２?５?ｉ?ｉ?］?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ???０?０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０．７?０．８?０．９??时间／ｓ??图３．２不考虑几何非线性效应梁体位移时程图??３．４．１非线性效应对车－桥系统动力影响??图３．３给出了无地震作用时桥梁几何非线性效应对车桥耦合系统位移时程的影响。??０．０２??１???■?－丨．丨??■＝——无地震非线性｜??〇．〇１?．??无地震线性?＇？??丨：卜??凼?、、?／??：柳－?、、、??宏?、?ｆ??■０．０４?卜?、?／?－??＼?／??、?／??、?／??－０．０５?－?、、?－??１?５?３?４?５?６??时间／Ｓ??图３．３无地震激励时非线性效应对车桥耦系统动力响应的影响??图３．３表明，在考虑非线性后车桥耦合系统在车辆作用下其梁结构的位移峰??值小于不考虑非线性影响时的位移峰值，同时上图还表明，在考虑梁结构的非线??性效应后，梁体的位移历程中将出现多个峰值。??而图３．４给出了在地震激励下时几何非线性对桥梁位移时程的影响。??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]列车-桥梁耦合系统非线性随机振动分析[J]. 晋智斌,李小珍,朱艳,强士中. 铁道学报. 2017(09)
[2]公路桥梁2种车桥耦合振动分析方法的对比研究[J]. 陈代海,李整,刘琼,曹恒涛,张超. 铁道科学与工程学报. 2017(07)
[3]车辆-轨道非线性耦合系统交叉迭代算法及应用[J]. 雷晓燕,吴神花,张斌. 噪声与振动控制. 2016(04)
[4]Numerical analysis of dynamic response of vehicle–bridge coupled system on long-span continuous girder bridge[J]. Lipeng An,Dejian Li,Peng Yu,Peng Yuan. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(04)
[5]大跨度悬索桥的车桥耦合振动分析[J]. 逄焕平,王建国,钱锋. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[6]水平地震下列车过桥的非平稳随机响应及其极值估计[J]. 张志超,张亚辉,林家浩. 工程力学. 2011(01)
[7]多点激励作用下车-桥-地震耦合系统分析[J]. 张楠,夏禾,De Roeck Guido. 哈尔滨工程大学学报. 2011(01)
[8]移动车辆荷载作用下含裂纹梁的非线性动力特性分*析[J]. 罗纪彬,肖勇刚,钱长照. 铁道科学与工程学报. 2009(04)
[9]车辆荷载作用下大跨度斜拉桥钢和CFRP拉索的非线性振动[J]. 张鹤,谢旭. 工程力学. 2009(08)
[10]大跨度斜拉桥车——桥耦合振动分析的数值解法[J]. 赵永刚,盛洪飞,王宗林. 华东公路. 2009(01)
博士论文
[1]大跨度公路桥梁车桥耦合振动响应研究[D]. 胡晓燕.武汉理工大学 2009
[2]基于有限元模型修正的大跨度悬索桥随机车流车—桥耦合振动分析[D]. 王达.长安大学 2008
硕士论文
[1]基于ANSYS的车桥耦合振动分析[D]. 谢秉敏.重庆交通大学 2012
[2]高墩大跨连续刚构桥的车桥系统耦合振动分析[D]. 袁明.长沙理工大学 2005
[3]三维裂纹板条动态断裂参量的线弹簧有限元法研究[D]. 姜莹莹.浙江工业大学 2003
[4]刚架拱桥车辆振动可视化仿真研究[D]. 唐意.福州大学 2003
本文编号：3407346
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车－桥耦合系统模型??
第三章地震作用下的车桥耦合非线性动力响应分析??１．５?｜?．?１?，?，?，??１?卜?｜?■］??Ｉ?，??。．４?丨Ｉ?｜｜｜丨｜?｜??］??．Ｕ＾＾＾＾?Ｉ??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??支撑点Ｉ??０．８；??．??＞?１??０．６卜?Ｉ?彳??－０．４卜?｜?｜｜１??－０．６?卜??〇８〇?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??支撑点２??图３．１修正后的人工地震波模拟加速度时程??３．４算例分析及讨论??算例中米用如Ｆ参数分析，梁长／?＝?６０ｗ，弹性模量￡＇?＝?１．９９９５ｘｌＯｎｆｃＶ／ｗ２，梁单位??长度质量ｗ?＝?２５９２Ａｇ，惯性矩／，．?＝１．２ｘｌ〇＇Ｗ体密度ｐ＝７２００Ａｇ／ｍ＿＇，车轮质??Ｍ，＝?５００ｋｇ?，车体质量Ｍ２?＝２５０（％?，悬架刚度６?＝?３４０伙／爪，阻尼系数??４＝２＼１０＾心／所，车辆匀速经过桥梁速度为「＝?１０／？／＞＾，取地震波时程／?＝?１知时刻上??桥。采用四阶Ｒｕｎｇｅ－ｋｕｔｔａ法对其求解对式（３．５）、（３．７）联立组成的微分方程组进行??求解。假设地震激励采用一致地震激励，地震波采人工模拟地震波，并对地震波进行修??正，去除其中所含的误差，进而得到一致化的地震加速度、速度和位移时程。为了验证??２１??
硕士学位论文??本文方法的有效性，在忽略桥梁几何非线性效应基础上得到了车桥耦合动力系统梁体的??位移时间历程图。图３．２表明，采用本文的方法和思路得到的结果与文献［７６］结果基本??一致，表明本文方法和理论的可靠性。??０．５?丨Ｘ１（－?，?，?，?，???，???参考文献???本文结果ｒ??°Ｋ?ｆ??－ｒ?＼?ｒ??Ｌ：?ｓ?ｒ?：??２?＼参，、文献／??？２?５?ｉ?ｉ?］?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ???０?０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０．７?０．８?０．９??时间／ｓ??图３．２不考虑几何非线性效应梁体位移时程图??３．４．１非线性效应对车－桥系统动力影响??图３．３给出了无地震作用时桥梁几何非线性效应对车桥耦合系统位移时程的影响。??０．０２??１???■?－丨．丨??■＝——无地震非线性｜??〇．〇１?．??无地震线性?＇？??丨：卜??凼?、、?／??：柳－?、、、??宏?、?ｆ??■０．０４?卜?、?／?－??＼?／??、?／??、?／??－０．０５?－?、、?－??１?５?３?４?５?６??时间／Ｓ??图３．３无地震激励时非线性效应对车桥耦系统动力响应的影响??图３．３表明，在考虑非线性后车桥耦合系统在车辆作用下其梁结构的位移峰??值小于不考虑非线性影响时的位移峰值，同时上图还表明，在考虑梁结构的非线??性效应后，梁体的位移历程中将出现多个峰值。??而图３．４给出了在地震激励下时几何非线性对桥梁位移时程的影响。??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]列车-桥梁耦合系统非线性随机振动分析[J]. 晋智斌,李小珍,朱艳,强士中. 铁道学报. 2017(09)
[2]公路桥梁2种车桥耦合振动分析方法的对比研究[J]. 陈代海,李整,刘琼,曹恒涛,张超. 铁道科学与工程学报. 2017(07)
[3]车辆-轨道非线性耦合系统交叉迭代算法及应用[J]. 雷晓燕,吴神花,张斌. 噪声与振动控制. 2016(04)
[4]Numerical analysis of dynamic response of vehicle–bridge coupled system on long-span continuous girder bridge[J]. Lipeng An,Dejian Li,Peng Yu,Peng Yuan. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(04)
[5]大跨度悬索桥的车桥耦合振动分析[J]. 逄焕平,王建国,钱锋. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[6]水平地震下列车过桥的非平稳随机响应及其极值估计[J]. 张志超,张亚辉,林家浩. 工程力学. 2011(01)
[7]多点激励作用下车-桥-地震耦合系统分析[J]. 张楠,夏禾,De Roeck Guido. 哈尔滨工程大学学报. 2011(01)
[8]移动车辆荷载作用下含裂纹梁的非线性动力特性分*析[J]. 罗纪彬,肖勇刚,钱长照. 铁道科学与工程学报. 2009(04)
[9]车辆荷载作用下大跨度斜拉桥钢和CFRP拉索的非线性振动[J]. 张鹤,谢旭. 工程力学. 2009(08)
[10]大跨度斜拉桥车——桥耦合振动分析的数值解法[J]. 赵永刚,盛洪飞,王宗林. 华东公路. 2009(01)
博士论文
[1]大跨度公路桥梁车桥耦合振动响应研究[D]. 胡晓燕.武汉理工大学 2009
[2]基于有限元模型修正的大跨度悬索桥随机车流车—桥耦合振动分析[D]. 王达.长安大学 2008
硕士论文
[1]基于ANSYS的车桥耦合振动分析[D]. 谢秉敏.重庆交通大学 2012
[2]高墩大跨连续刚构桥的车桥系统耦合振动分析[D]. 袁明.长沙理工大学 2005
[3]三维裂纹板条动态断裂参量的线弹簧有限元法研究[D]. 姜莹莹.浙江工业大学 2003
[4]刚架拱桥车辆振动可视化仿真研究[D]. 唐意.福州大学 2003
本文编号：3407346
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