基于桥面不平顺导致跳车工况下的车桥相互作用分析
发布时间：2021-09-17 11:30
以双轴四自由度简构车辆和简支梁桥为对象,综合考虑车辆前后车轮与桥面贴合和分离的情况,建立以车轮与桥面位移相容条件为判别依据的跳车分析模型。当车轮、桥体、桥面不平度三者的位移矢量和小于零时判定车轮与桥面分离,而车辆将在重力作用下重新回到桥面与桥梁产生二次接触,从而影响桥梁位移响应。本文采用Matlab自编程序求解耦合模型,重点研究在车辆速度、桥面周期不平顺和随机不平顺三种因素的影响下考虑跳车情况后的桥梁位移动态响应。文中数值算例表明:当桥面平顺时,跳车工况下桥梁位移曲线与车桥密贴结果高度一致,差值小于3%,证明了该判别条件的准确性;而当桥面不平顺时,跳车工况桥梁竖向位移较密贴工况有10%左右的增幅,且跳车工况下的桥梁位移曲线波动幅值随桥面等级的降低而增大。故在车桥耦合动力学分析中,当桥面存在不平顺时应充分考虑桥面跳车带来的影响。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
级桥面不平顺样本Fig.2C-levelbridgesurfaceirregularityimage
第3期谭也平，等：基于桥面不平顺导致跳车工况下的车桥相互作用分析949显著重叠；桥面动位移响应趋势和峰值位置均相同，最大误差低于0.3%。(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图3桥面平顺下计算结果对比Fig.3Comparisonofcalculationresultsofsmoothbridge(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图4桥面周期不平顺下计算结果对比Fig.4Comparisonofcalculationresultsofbridgecycleirregularity同样考虑车辆以如上速度通过周期不平顺桥面，不平顺幅值0B为0.03。将两种情况下的桥梁竖向位移响应进行比较，如图4所示。由以上两类位移时程曲线可以得出以下规律。1)桥面平顺时两类工况位移曲线基本一致，说明本文跳车判别条件准确；同时也说明了在桥面平顺时不发生跳车工况，此时假定车桥间密贴接触合理，且由此带来的误差在容许范围之内。2)当桥面存在一定等级不平顺时，跳车工况下桥梁位移响应与密贴行驶的结果存在明显差值；当桥面等级由平顺变为幅值为0.03的周期不平顺时，误差大于5%。这类差值与车辆速度以及桥面不平顺显著相关，随速度与桥面不平顺度不同而产生波动。综上，考虑到桥面的不平顺会直接引发车桥短暂分离的现象，而此类现象亦会对桥面动力响应产生复杂影响，所以在研究桥梁的动态响应时有必要考虑桥面跳车的工况。5.2不同轴距下两种情况的对比分析因为在单轴模型跳车分析中忽略了轴距a的影响，故分别采用2.5m、3.5m、4.5m这3类轴距研究桥跨位移响应随轴距的变化规律。选取60km/h车速通过B级随机不平桥面。两类工况下的位移时程曲线及具体数据如图5所示。(a)不考虑跳车(b)考虑跳车(
车桥相互作用分析949显著重叠；桥面动位移响应趋势和峰值位置均相同，最大误差低于0.3%。(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图3桥面平顺下计算结果对比Fig.3Comparisonofcalculationresultsofsmoothbridge(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图4桥面周期不平顺下计算结果对比Fig.4Comparisonofcalculationresultsofbridgecycleirregularity同样考虑车辆以如上速度通过周期不平顺桥面，不平顺幅值0B为0.03。将两种情况下的桥梁竖向位移响应进行比较，如图4所示。由以上两类位移时程曲线可以得出以下规律。1)桥面平顺时两类工况位移曲线基本一致，说明本文跳车判别条件准确；同时也说明了在桥面平顺时不发生跳车工况，此时假定车桥间密贴接触合理，且由此带来的误差在容许范围之内。2)当桥面存在一定等级不平顺时，跳车工况下桥梁位移响应与密贴行驶的结果存在明显差值；当桥面等级由平顺变为幅值为0.03的周期不平顺时，误差大于5%。这类差值与车辆速度以及桥面不平顺显著相关，随速度与桥面不平顺度不同而产生波动。综上，考虑到桥面的不平顺会直接引发车桥短暂分离的现象，而此类现象亦会对桥面动力响应产生复杂影响，所以在研究桥梁的动态响应时有必要考虑桥面跳车的工况。5.2不同轴距下两种情况的对比分析因为在单轴模型跳车分析中忽略了轴距a的影响，故分别采用2.5m、3.5m、4.5m这3类轴距研究桥跨位移响应随轴距的变化规律。选取60km/h车速通过B级随机不平桥面。两类工况下的位移时程曲线及具体数据如图5所示。(a)不考虑跳车(b)考虑跳车(regardlessofvehiclejump)(vehiclejump)(c)峰?
【参考文献】：
期刊论文
[1]跳车冲击力作用下车桥耦合动力学数值分析[J]. 樊建平,曹高威,胡隽,廖碧海. 固体力学学报. 2016(06)
[2]基于桥面退化模型的在役桥梁冲击系数研究[J]. 殷新锋,丰锦铭,刘扬,蔡春声. 应用力学学报. 2016(03)
[3]移动简谐荷载列作用下简支梁竖向动力响应的解析解及其应用研究[J]. 张铎,李小珍. 应用力学学报. 2014(01)
[4]简支梁车桥耦合振动及其影响因素[J]. 蒋培文,贺拴海,宋一凡,王凌波,周勇军. 长安大学学报(自然科学版). 2013(01)
[5]考虑跳车情况下的车-桥耦合振动研究[J]. 刘钰,范晨光,高芳清,张同刚. 四川大学学报(工程科学版). 2012(S2)
[6]谐波叠加路面输入模型的建立及数字模拟[J]. 常志权,罗虹,褚志刚,邓兆祥. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(12)
[7]车桥系统的耦合振动[J]. 陈炎,黄小清,马友发. 应用数学和力学. 2004(04)
[8]车桥系统耦合振动分析的数值解法[J]. 李小珍,马文彬,强士中. 振动与冲击. 2002(03)
本文编号：3398629
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
级桥面不平顺样本Fig.2C-levelbridgesurfaceirregularityimage
第3期谭也平，等：基于桥面不平顺导致跳车工况下的车桥相互作用分析949显著重叠；桥面动位移响应趋势和峰值位置均相同，最大误差低于0.3%。(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图3桥面平顺下计算结果对比Fig.3Comparisonofcalculationresultsofsmoothbridge(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图4桥面周期不平顺下计算结果对比Fig.4Comparisonofcalculationresultsofbridgecycleirregularity同样考虑车辆以如上速度通过周期不平顺桥面，不平顺幅值0B为0.03。将两种情况下的桥梁竖向位移响应进行比较，如图4所示。由以上两类位移时程曲线可以得出以下规律。1)桥面平顺时两类工况位移曲线基本一致，说明本文跳车判别条件准确；同时也说明了在桥面平顺时不发生跳车工况，此时假定车桥间密贴接触合理，且由此带来的误差在容许范围之内。2)当桥面存在一定等级不平顺时，跳车工况下桥梁位移响应与密贴行驶的结果存在明显差值；当桥面等级由平顺变为幅值为0.03的周期不平顺时，误差大于5%。这类差值与车辆速度以及桥面不平顺显著相关，随速度与桥面不平顺度不同而产生波动。综上，考虑到桥面的不平顺会直接引发车桥短暂分离的现象，而此类现象亦会对桥面动力响应产生复杂影响，所以在研究桥梁的动态响应时有必要考虑桥面跳车的工况。5.2不同轴距下两种情况的对比分析因为在单轴模型跳车分析中忽略了轴距a的影响，故分别采用2.5m、3.5m、4.5m这3类轴距研究桥跨位移响应随轴距的变化规律。选取60km/h车速通过B级随机不平桥面。两类工况下的位移时程曲线及具体数据如图5所示。(a)不考虑跳车(b)考虑跳车(
车桥相互作用分析949显著重叠；桥面动位移响应趋势和峰值位置均相同，最大误差低于0.3%。(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图3桥面平顺下计算结果对比Fig.3Comparisonofcalculationresultsofsmoothbridge(a)v=20km/h(b)v=40km/h(c)v=60km/h(d)v=80km/h图4桥面周期不平顺下计算结果对比Fig.4Comparisonofcalculationresultsofbridgecycleirregularity同样考虑车辆以如上速度通过周期不平顺桥面，不平顺幅值0B为0.03。将两种情况下的桥梁竖向位移响应进行比较，如图4所示。由以上两类位移时程曲线可以得出以下规律。1)桥面平顺时两类工况位移曲线基本一致，说明本文跳车判别条件准确；同时也说明了在桥面平顺时不发生跳车工况，此时假定车桥间密贴接触合理，且由此带来的误差在容许范围之内。2)当桥面存在一定等级不平顺时，跳车工况下桥梁位移响应与密贴行驶的结果存在明显差值；当桥面等级由平顺变为幅值为0.03的周期不平顺时，误差大于5%。这类差值与车辆速度以及桥面不平顺显著相关，随速度与桥面不平顺度不同而产生波动。综上，考虑到桥面的不平顺会直接引发车桥短暂分离的现象，而此类现象亦会对桥面动力响应产生复杂影响，所以在研究桥梁的动态响应时有必要考虑桥面跳车的工况。5.2不同轴距下两种情况的对比分析因为在单轴模型跳车分析中忽略了轴距a的影响，故分别采用2.5m、3.5m、4.5m这3类轴距研究桥跨位移响应随轴距的变化规律。选取60km/h车速通过B级随机不平桥面。两类工况下的位移时程曲线及具体数据如图5所示。(a)不考虑跳车(b)考虑跳车(regardlessofvehiclejump)(vehiclejump)(c)峰?
【参考文献】：
期刊论文
[1]跳车冲击力作用下车桥耦合动力学数值分析[J]. 樊建平,曹高威,胡隽,廖碧海. 固体力学学报. 2016(06)
[2]基于桥面退化模型的在役桥梁冲击系数研究[J]. 殷新锋,丰锦铭,刘扬,蔡春声. 应用力学学报. 2016(03)
[3]移动简谐荷载列作用下简支梁竖向动力响应的解析解及其应用研究[J]. 张铎,李小珍. 应用力学学报. 2014(01)
[4]简支梁车桥耦合振动及其影响因素[J]. 蒋培文,贺拴海,宋一凡,王凌波,周勇军. 长安大学学报(自然科学版). 2013(01)
[5]考虑跳车情况下的车-桥耦合振动研究[J]. 刘钰,范晨光,高芳清,张同刚. 四川大学学报(工程科学版). 2012(S2)
[6]谐波叠加路面输入模型的建立及数字模拟[J]. 常志权,罗虹,褚志刚,邓兆祥. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(12)
[7]车桥系统的耦合振动[J]. 陈炎,黄小清,马友发. 应用数学和力学. 2004(04)
[8]车桥系统耦合振动分析的数值解法[J]. 李小珍,马文彬,强士中. 振动与冲击. 2002(03)
本文编号：3398629
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