基于车-桥耦合振动的公路简支梁桥动力分析

车桥耦合振动下,车辆动载作用于公路桥梁引发桥体振动,桥体的振动反过来影响车辆的振动。本文通过对车辆动载体系进行模拟简化,建立阻尼、弹簧和质量块组合体系仿真模拟车辆,利用车桥间的相互作用力将仿真体系与有限元简支桥梁模型进行耦合,得出了车-桥耦合系统的动力学方程组;采取Wilson-θ逐步积分法,对车-桥耦合动力方程组进行求解,并得出车-桥耦合振动系统的时程响应,通过已有经验对其进行类比评价,结果表明：该算法与已有算法结果吻合：利用该算法对简支梁的车-桥耦合相关影响因素进行了计算分析。     

车-桥耦合系统迭代解法研究

在已有车-桥耦合研究的基础上,推导了车-桥耦合系统的迭代解法.建立了车-桥系统模型,利用ANSYS软件分析单自由度质弹系统车辆模型在通过简支梁桥时桥梁的动力响应.用无量纲参数分析了在车-桥相互作用下,桥梁的位移响应与常力过桥时桥梁位移响应之间的差异.计算结果表明,迭代解法可方便求解车辆桥梁相互作用下,车-桥耦合系统的动力响应,其计算结果与相关文献结果较为一致.     

中承式拱桥竖向有载频率研究

为了研究中承式拱桥的自振特性及车-桥系统的有载频率,采用有限元方法建立了桥梁计算模型;根据现行规范的规定选取车辆荷载参数,建立了车-桥系统计算模型。通过软件计算分析,得到桥梁结构的振动模态,和不同车辆数目、不同车辆位置等多种工况条件下的有载频率。从而研究中承式拱桥有载频率的影响因素,为实际工程建设提供理论参考。     

风-车-桥系统空间耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中将自然风作为空间相关的平稳随机过程,车辆采用质点-弹簧-阻尼器模型,桥梁采用有限元模型。在分析风桥间的流固耦合作用、车桥间的接触耦合作用及风对车辆的空间脉动作用的基础上,将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,提出了一种较为完善的风-车-桥系统空间耦合振动分析模型。基于轮轨接触点处的几何协调条件和力学平衡关系,建立了系统运动方程的分离迭代求解算法。最后以京沪高速铁路南京大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

主梁断面形状对车-桥系统气动特性影响的风洞试验研究

确定车辆和桥梁各自的气动参数是车-桥耦合振动分析的基础。为研究主梁断面形状对车辆和桥梁气动特性的影响,利用自制的三分力分离装置-交叉滑槽系统,针对8种分离式双箱主梁断面进行多工况模型风洞试验。通过对不同模型及工况试验结果的对比,讨论不同主梁断面形状下车-桥系统的雷诺数效应,得出不同行车位置处车辆和桥梁各自气动参数随主梁宽高比的变化规律以及其阻力系数的取值方法,为后续抗风设计及风-车-桥耦合振动研究提供参考。     

铰接车辆模型识别粗糙桥梁频率和振型的数值分析

根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立桥梁模型,采用2辆单轴1/4车辆模型模拟测量车辆,1辆双轴半车模型模拟牵引车辆提供额外桥梁激励,三车前后铰接建立车辆模型。基于分离法原理与车辆动力学理论,利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系,采用APDL编程实现铰接车辆过桥的耦合动力时程响应分析。提取前后测试车辆匀速通过不同等级粗糙桥面时车辆振动加速度时程响应,对通过桥梁同一位置处的前后测试车辆加速度数值进行相减处理并应用快速傅里叶变换识别桥梁频率。采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。结果表明:在A、B、C级桥面不平整度条件下,采用铰接车辆模型识别出的桥梁前3阶频率相对误差均在1%以内; 对加速度时程响应数据加窗处理后识别出的桥梁前3阶振型MAC值均在0.95以上,满足工程精度需求; 研究结果可以为移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。     

变高度双层钢桁结合梁风-车-桥耦合振动性能分析

针对主桥为变高度双层钢桁结合梁,文章在分析风、车、桥梁三者相互作用的基础上,建立了风-车-桥耦合分析模型。通过风荷载和车辆荷载的自动加载,实现车辆运行全过程的仿真模拟,从而得到车辆和变高度双层钢桁结合梁的动力响应。以某大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动#br# 理论分析与试验验证

为探讨中低速磁浮列车-桥梁系统竖向动力相互作用特性,文章将中低速磁浮列车进行两种方式的简化,考虑PID主动悬浮控制系统,基于模态叠加法,建立2种类型的中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动分析模型。随后基于长沙中低速磁浮运营线桥梁动载试验,对建立的2种仿真模型进行对比与验证。基于仿真模型2,以不同梁高的桥A、桥B、桥C为研究对象,对中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动特性进行分析。研究表明：将磁浮列车简化为均布荷载的方式能较为准确的模拟实际状况;桥梁刚度的减小会导致作用于车辆和桥梁上的电磁悬浮力增大,使得车体和桥梁的动力响应变大;磁浮列车低速运行时悬浮力频谱分布较离散,而正常速度运行时较集中;中低速磁浮列车-桥梁系统竖向存在着由电磁悬浮力自身频率引起的共振现象,该共振频率较低。     

车轨桥空间耦合振动引起的环境振动与隔振措施

城市轨道交通车轨桥系统产生的振动通过周边土体传到建筑物基础从而引起建筑物的振动.针对该问题,首先建立了车辆-无碴轨道-桥梁系统空间耦合振动模型,通过随机振动分析得到桥墩墩底反力;然后建立了桥梁周边土体-建筑物系统的三维分析模型,得到了周边土体及建筑物的振动影响;最后在以上土体-建筑物三维模型中加设隔振沟进行隔振,分析其隔振效果.分析结果表明,隔振沟的隔振效果显著.     

车辆荷载激振下多跨连续梁桥的减振研究

以行车作用下安装弹簧-质量体系的连续梁桥为研究对象,对桥梁进行减振研究。将车辆简化为两自由度体系系统,将弹簧-质量体系与连续梁桥考虑为一个整体,建立车辆与带弹簧-质量体系连续梁桥的耦合力学模型。通过数值算例表明:安装弹簧-质量体系减振装置可以降低连续梁的振动响应,当弹簧-质量体系的频率接近桥梁的第一阶自振频率时,减振效果较好。     

城市高架桥梁车-桥耦合振动及其试验研究

城市高架桥梁的车-桥耦合振动属于随机振动范畴,目前无法采用确定性方法和手段而只能用统计规律来解决。现阶段车-桥耦合振动的研究已由早期以现场实测为主发展为以理论分析为主,辅以现场实测进行验证。通过对南京市内某高架桥梁进行动载试验,测试桥梁的动力特性及不同行车荷载状态下的动态响应,并与理论分析结果进行对比,结果表明:随着车速的提高,桥梁响应呈波动状上升;桥梁结构自振频率及动态响应的实测值与理论计算值基本一致。     

大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

运用车辆-线路-桥梁耦合振动理论,建立相对完善的车辆-线路-桥梁耦合动力学模型。以某座主跨为1120m的悬索桥方案为工程背景,对该方案在ICE3列车以速度160～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行分析,并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行对比研究。     

跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合振动研究

基于大系统的思想,建立车-桥-风浪流耦合动力系统,包括车辆子系统、桥梁子系统和风浪流耦合场子系统。根据各子系统之间的相互作用力以及车辆子系统与桥梁子系统之间的位移协调关系,建立车-桥-风浪流耦合动力系统的运动方程,并基于分离迭代法提出了车-桥-风浪流耦合动力系统动态响应的求解流程,从而建立跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合动力系统的振动分析方法。以某跨海公铁两用斜拉桥方案为对象进行研究,结果表明：风浪流耦合场同时激励车辆和桥梁的主梁、桥塔及水中基础,与风场单独作用相比,风浪流耦合场能够激发桥梁产生更大幅度的横向和扭转振动,恶化列车运行安全性指标,桥梁主梁在主跨跨中处的横向位移、横向加速度、扭转位移、扭转加速度的均方根分别增大0.8%、23.1%、4.9%和0.5%,在边塔处的相应均方根分别增大204.9%、167.0%、198.7%和314.7%;列车车体加速度、轮轨横向力和轮重减载率分别增大60.9%、7.2%和6.6%。因此,对于跨海公铁两用桥梁,需合理考虑风浪流耦合作用,仅考虑风场单独作用将高估桥梁结构和列车行车的安全性。     

基于实测车流的大跨度悬索桥振动响应研究

以江阴长江公路大桥为工程背景,对大桥收费站实测交通流数据进行统计,建立典型车辆的等效荷载模型,模拟具有实际车流特性的6车道随机交通流。基于数值仿真技术编制程序,并考虑车-桥耦合效应,应用所模拟的6车道交通流和大桥有限元模型,计算大桥在实测车流作用下主梁不同位置位移和内力的振动响应以及动力放大系数。通过对位移和内力的变化规律分析,研究实测车流作用下大跨度悬索桥的振动响应特征。研究结果表明:不同地区典型车辆荷载存在一定差异;车流作用下大桥主梁1/4跨位置位移振动响应最大,而内力振动响应极值出现在大桥跨中位置;位移动力放大系数与现行规范规定符合程度较高;考虑车-桥耦合效应的内力动力放大系数与规范相比偏差较大,内力动力放大系数对局部范围内的车辆振动更加敏感。     

大跨度斜拉桥车桥耦合振动响应的影响分析

目前,公路桥梁工程发展迅速,公路桥上行车安全引起了广泛的关注.该文以某大跨度斜拉桥为工程背景,建立了该桥的有限元模型和多自由度车辆分析模型,通过三角级数法模拟路面粗糙度,路面粗糙度为车辆振动的激励源,形成了车辆-桥梁耦合振动系统,对四种不同行车速度下公路桥动力特性进行了分析.通过分析发现,车辆过桥时影响了斜拉桥的局部动力响应,桥梁跨中竖向位移、加速度及冲击系数随着车速的增加有增大趋势,但并不是一直无限制增大.     

实际车辆荷载作用下的预应力混凝土连续梁桥动力响应分析及验证

以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。     

车辆模型对车桥耦合振动影响分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动的问题,为把握桥梁结构动力响应特性,须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。本文基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制了车桥耦合振动专用程序。采用该程序对一座简支梁桥的动力响应进行了分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行了比较,结果表明不同车辆模型对桥梁的动力响应存在差异,且对不同动力响应的影响程度也不同。     

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System).建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法.研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶 舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响.研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性.     

板桁组合桥车桥动力分析模型简化方法

以上海闵浦二桥为工程背景,基于梁格法理论,探索了建立大跨度板桁组合体系桥梁车辆—桥梁系统耦合振动分析模型的快速合理的等效简化方法,阐述了此类桥梁的动力特性以及各部分构件对桥梁动力特性的贡献。分析结果表明等效前后的模型在动力特性方面具有良好的一致性,等效后的模型可用于车桥耦合振动分析,为建立该类桥梁车桥耦合振动分析的简化模型提供了一种简捷的方法。     

跨座式单轨曲线梁桥的车桥耦合振动分析

文章基于车桥耦合振动分析理论,对跨座式单轨车辆在曲线桥梁上运行时的车桥耦合振动状态进行了研究。车桥耦合动力系统包含车辆、桥梁子系统两部分,车辆与桥梁之间以轮轨关系相连。采用模态叠加法建立桥梁系统的振动方程,运用Lagrange方程推导单轨车辆系统的运动方程,通过单轨车辆充气轮胎的特性建立轮轨接触关系式。采用移动坐标系通过坐标变换,解决车辆曲线通过桥梁时的几何关系,同时考虑车辆运动过程中离心力。通过全过程迭代法求解车桥耦合系统振动方程。基于这些理论分析,对某跨径为24 m、曲线半径为300 m的跨座式单轨桥梁进行列车—曲线桥梁振动分析,得到单轨车辆通过曲线桥时的车桥振动特性和规律。