考虑车桥耦合非线性振动的冲击效应

应用哈密尔顿能量原理和欧拉—贝努利梁假设,考虑梁的几何非线性影响,推导出简支梁在四分之一车辆模型下的车桥耦合非线性振动方程.采用伽辽金法和龙格—库塔法求解方程,研究了计入几何非线性因素后车速、桥梁参数对简支梁桥冲击系数的影响,其结果为改进我国公路桥涵设计规范中冲击系数的计算提供了参考.     

大跨径连续梁多工况车桥耦合振动规律分析

为研究公路桥梁在各种复杂车辆行驶工况下的车桥耦合振动响应,提出基于ANSYS单一环境下的数值分析方法,通过APDL编程语言实现ANSYS环境下桥梁与车辆独立模型间的耦合关系并得到振动时程响应曲线。通过与相关参考文献对比验证该方法的正确性,并研究了一座大跨径连续梁桥在车辆同向行驶、反向行驶两种常见工况下全桥所有截面的车桥耦合的振动响应,总结挠度、弯矩冲击系数沿桥梁纵向的变化规律。结果表明,挠度(弯矩)冲击系数沿全桥各截面变化规律复杂,其数值与车速和对应截面均有密切关联,桥梁支点处易产生突变,跨内变化较光滑,中跨跨中附近出现拐点,挠度(弯矩)效应大小与冲击系数呈反比趋势,不能采用简单函数进行回归拟合。     

多车激励公路简支梁车桥耦合振动响应分析

依据D’Alembert原理和欧拉-贝努利梁假设,考虑车辆系统的动力特性,建立了公路简支梁桥在多个车辆荷载作用下的振动偏微分方程,通过运用模态叠加的离散化方法,将偏微分方程转化为变系数常微分方程。采用RungeKuntta方法求解时变系统的振动响应并使用Matlab语言编写了求解分析程序,对多车作用下的简支梁的冲击系数进行了研究,并与单车作用的结果进行比较分析。     

万州长江大桥车桥耦合振动的研究

结合万州长江大桥铁路桥梁的特点．分别建立了车辆的三维离散自由度模型和桥梁的模态模型．通过轮轨作用关系建立了车桥耦合振动的动力模型．并对万州长江大桥的车桥耦合振动进行了研究．分析表明：主梁较柔的大跨度钢桁架桥梁，车辆高速行驶对其动力响应特别是横向动力响应影响显著．     

车桥耦合系统桥头跳车动力效应分析

借鉴了桥面平整度的概率模型,提出了桥头跳车激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对30m简支梁桥在桥头跳车的影响下进行了动力效应计算,分析了桥头跳车激励对车桥耦合系统的影响,分别讨论了桥梁结构的动力效应随行车速度、桥头高差的变化而呈现的变化规律。     

磁浮车桥耦合振动性能模拟的离线混合试验方法

磁浮轨道交通的核心问题是车桥耦合振动,实时混合试验技术近年来已在实验室内用于测试桥上行车性能,但有较高的实时性要求.基于此,采用离线混合试验方法,避免了实时混合试验中数值与物理部分之间的高实时同步性难题,结合不动点迭代算法,发展了磁浮桥上行车性能模拟的离线混合试验方法.在振动台内环离线控制的基础上,设计外环控制器,构成双层离线迭代控制框架,以提高磁浮车桥耦合振动的试验复现精度.在数值环境下进行了磁浮桥上行车离线混合试验.结果表明:该方法能够在有限次迭代后解决磁浮车桥动态响应收敛问题,验证了该方法复现磁浮车桥耦合振动性能的可行性.     

钢管混凝土系杆拱桥车桥耦合振动分析

为了研究钢管混凝土系杆拱桥在车辆荷载作用下的动力冲击效应,综合采用包括空间梁、板和杆单元的桥梁结构有限元模型和三维7自由度车辆模型,通过数值模拟车、桥动力相互作用,计算得到桥梁的位移、内力响应及对应动力放大系数,研究桥梁不同构件所受到的动力冲击作用及主要影响因素,分析桥梁不同位置加速度响应的频谱特征.结果表明,桥梁局部构件的动力冲击系数常超过规范取值,且路面不平度是最主要的影响因素;长、短吊杆的动力冲击系数差异很大,短吊杆的受力和抗疲劳性能远低于长吊杆.     

车桥耦合系统桥面破损动力效应分析

借鉴了路面平整度的概率模型,提出了桥面破损激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对16 m简支梁桥在桥面破损的影响下进行了动力效应计算,分析了桥面破损激励对车桥耦合系统的影响,讨论了公路桥梁结构的动力效应随车辆行驶速度、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。     

磁悬浮列车车桥耦合振动研究

建立了磁悬浮列车-桥梁耦合振动的动力学方程,通过数值方法,求解磁悬浮列车通过桥梁时列车和桥梁的动力响应,分析了列车运行的平稳性和乘客的舒适性以及桥梁的动力特征,得到了磁悬浮列车轨下结构设计的有用结论。     

有无横隔板曲线梁桥车桥耦合振动的响应分析

为研究横隔板对曲线梁桥车桥耦合振动的影响,以曲率半径250 m的三跨连续单箱双室曲线梁桥为研究对象,建立其COMSOL有限元模型和车辆移动系统模型。首先分析横隔板对曲线梁桥振型和固有频率的影响,然后利用COMSOL和MATLAB全过程分离迭代法计算程序,对C级不平度路面下有、无横隔板的曲线梁桥进行动力学响应对比研究。结果表明:横隔板可使曲线梁桥各阶固有频率变低,尤其对竖向弯曲振动的影响较为明显;动载作用下,横隔板在一定程度上能够减小各跨跨中竖向位移的冲击系数和扭转角,同时能有效降低边跨跨中应力,使曲线梁桥更加稳定。研究结果可为新建曲线梁桥的结构改进以及桥梁的维修与加固提供初步理论依据。     

Dynamic Impact Factor Induced by Idling Vehicle-Bridge Coupling Vibration

怠速车-桥耦合振动下城市桥梁动力冲击系数

刘浪^1,2,王杰²,杨洪²

(1. 省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室,重庆交通大学,重庆 400074;

2. 重庆交通大学,土木工程学院,重庆 400074)

摘要：

为计算拥堵状态下怠速车-桥耦合振动对城市桥梁的冲击作用,持续定点采集了大量拥堵车列图像,利用图像数字化处理技术,建立了3种车辆模型及6种典型城市桥梁拥堵车列模型。根据实桥参数建立了怠速状态下车-桥耦合振动有限元模型,计算了各种典型拥堵车列荷载工况下车-桥耦合振动产生的动力系数,并与规范冲击系数进行了对比。结果表明,6种拥堵工况产生的最大动力系数分别为规范值的1.15~2.67倍,说明拥堵状态怠速车-桥耦合振动产生的冲击系数较正常交通状况大。针对拥堵严重的桥梁的设计及评估,本文建议采用1.7的规范修正系数。文中提出的分析模型及方法可为本领域的进一步研究提供有益的参考。

关键词：动力冲击系数;车-桥耦合振动;交通拥堵模;规范设计值

     

异重液体对水弹性耦合振动的影响

本文利用将有水振型按无水振型展开的办法,给出了弹性悬臂梁与流体自由耦合振动时的解析解。其中流体的密度随深度按指数变化,流体的范围可从有穷变到无穷。文中并根据不同的组合情况做了具体计算。     

多车辆一大跨连续梁桥耦合振动响应分析

为研究公路桥梁在各种复杂车辆行驶工况下的车桥耦合振动响应,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法,该方法将桥梁与车辆模型均独立建立于ANSYS环境下,其耦合作用关系通过APDL编程语言计算并将其在任意时刻施加于车辆及桥梁结构,最终得到振动的时程响应.通过参考文献验证该方法正确,并对一座大跨连续梁桥在2～8辆车以各种常见车速行驶等工况下的车桥耦合振动响应进行了分析计算,总结了挠度、弯矩冲击系数的变化规律.     

大型箱形拱桥的静载试验研究

桥梁静载试验是检验桥梁性能及工作状态最直接、最有效的方法。通过对四川南部某特大拱桥的静载试验,获得了该桥的结构现状及整体受力性能情况,检测结果显示该桥桥跨结构不满足汽车一10荷载等级使用要求。试验数据及分析结果为该桥的营运使用,及以后对该桥的综合评估、修复、加固或重建提供了技术依据。     

初始条件对列车-桥梁耦合振动的影响研究

针对列车上桥前位移、速度及加速度等初始条件对桥梁结构振动产生的影响,本文以单跨简支梁为例,采用10个自由度的列车垂向振动模型,通过Ansys和Matlab编程,从时域和频域两方面研究初始条件对列车-桥梁耦合振动的影响。研究结果表明,列车的初始条件对桥梁结构位移及速度的影响比较小,对加速度的影响非常大;列车初始条件主要对桥梁结构的高阶振型产生影响;桥梁结构加速度时程曲线的稳定速度低于位移和速度。该分析为车桥耦合振动方面的研究提供了一定参考依据。     

某大跨拱桥车桥耦合振动及行人舒适度分析

以某大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥为研究对象,采用车桥耦合振动计算软件VBC,对桥梁结构在车辆作用下的动力响应情况进行分析,并对桥上行人舒适度做出评价。结果表明,密集流作用下桥梁振动最剧烈,拥挤流作用下桥梁振动响应次之,阻塞流作用下桥梁振动响应最小;自由流作用下该桥振动响应峰值存在明显间隔,且峰值响应较大,表明该桥对车致振动敏感,该桥人行道上行人舒适度评价结果为没有不舒适。     

连续梁与行驶车辆耦合振动分析

为了分析公路桥梁与车辆之间的相互作用,提出了四自由度1/2车辆模型相对于不平整桥面耦合振动分析方法.根据GB/T 7031-1986建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式,求得了不同等级桥面的不平度值,并作为1/2车辆垂向动力学模型的输入激励,基于数值仿真分析,分别对不同等级桥面的连续梁桥进行了控制截面的挠度动力响应计算,得到了相应挠度冲击系数随桥面等级及车速变化规律.结果表明:桥梁挠度冲击系数随车速增加呈先增大后减小趋势;随着公路桥面等级变差,冲击系数呈非线性增大,桥面等级及车速是影响车辆动力作用的显著因素.     

基于环境振动测试的桥梁动力特性

在环境激励下对武汉理工大学理工一桥进行了动力测试,在此基础上分析了该桥梁的动力特性.重点测试了斜拉桥的索力和桥梁的振动特性,采用频差法和新基频法识别斜拉索的基频,由此求出了索力;由导纳圆拟合法识别出了桥梁的模态参数.通过实测结果与理论计算结果的比较研究,分析了桥梁的动力特性,掌握了其实际工作状态和运营情况,为进一步研究桥梁的健康检测提供了科学依据.     

某下承式拱桥车振动力性能分析

为研究下承式拱桥在移动车辆荷载作用下的动力性能,对某下承式拱桥建立三维有限元模型,并通过环境振动试验对该桥进行模态参数识别,以此验证有限元模型的可靠性。在不同车速荷载作用下对该桥梁的动力响应进行了对比分析,并在此基础上采用狄克曼舒适度评价指标对桥梁进行车振舒适度评价。结果表明:冲击系数的大小不仅和结构基频有关,还与车辆的行驶速度有关,车速越大冲击系数越大;桥梁的横向舒适性较好,竖向舒适性较差。