冰击荷载作用下高速车辆-轨道-桥梁系统耦合振动分析

为了探明流冰撞击桥墩对高速车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学行为的影响,采用精细化有限元模型模拟了流冰撞击桥墩的过程,计算获得了不同冰排特性下流冰撞击力时程曲线,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,以流冰荷载作为外激励,建立了高速车辆-轨道-桥梁-冰击动力学分析模型。以5跨32 m简支梁为例,通过研究不同冰击荷载作用下桥梁结构的动力学响应,得到了对桥梁结构影响最大的冰击荷载,分析了在该冰击荷载作用下桥梁子系统和车辆子系统的动力学响应,最后探讨了冰击荷载对桥上列车走行性的影响。结果表明：在冰击荷载作用下,冰排厚度、流冰撞击速度和冰排抗压强度是影响桥梁动力学响应的关键参数,桥梁跨中和墩顶横向位移与加速度随冰排厚度和抗压强度的增加而增大,且随流冰撞击速度的增加呈先增大后减小趋势;流冰撞击桥墩对车辆-轨道-桥梁系统动力学响应影响显著,在冰击荷载作用下主梁横向位移和加速度增幅较大,跨中横向加速度主频与桥梁横向自振频率接近,表明流冰撞击可能会加剧桥梁横向自振频率附近的振动;车体横向振动加速度、脱轨系数、轮轨横向力和轮重减载率在流冰撞击作用下均明显增大,增幅超过2倍,可见流冰撞击对高速列车行车安全性和乘坐舒适性有较大影响。     

药湖高架桥车桥耦合振动分析

为了确保通行车辆的安全和行车的舒适性,对药湖高架桥进行了车桥耦合振动分析。采用数值模拟和有限元相结合的方法分别计算了不同车速下的桥梁响应,并初步探讨了路面不平顺对车桥耦合振动的影响。     

泉州晋江大桥动力性能分析

以一座墩塔梁固结体系的独塔预应力混凝土斜拉宽桥——福建泉州晋江大桥为对象,根据实桥环境脉动试验和空间杆系有限元模型进行了主梁-主塔基本动力性能分析;采用振动法进行了斜拉索的固有频率和索力测试,并进行了拉索安全性能评价;根据实桥车辆强迫振动试验和考虑了路面平整度的桥梁与车辆相互作用的计算模型,分析了在移动车辆荷载作用下桥梁的动力特性,包括振动加速度计算和舒适性评价。研究结果表明,采用墩塔梁固结体系的晋江大桥面内振动频率较高,主跨或边跨均出现相互独立或影响较小的振动模态;斜拉索索力分布均匀,安全系数符合规范规定;在移动车辆荷载作用下,主梁竖向振动加速度较小,在设计行车速度下可保持较好的行车舒适性。     

刚构-连续梁组合桥悬臂施工阶段船行波动力响应分析

某跨水库大桥主桥为6跨预应力混凝土刚构-连续梁组合桥,为研究船行波作用下该桥施工过程中振动的舒适性,对船行波作用下结构的动力响应进行分析。首先采用陶瓷电容式测压传感器在施工水域现场实测了船行波的特征参数,然后采用ANSYS数值波浪水槽仿真了桥墩在该船行波作用下受到的波浪力,进而得到了结构在最大悬臂施工阶段的动力响应,在此基础上采用Diekemann指标评估了桥梁施工期间振动的舒适性。结果表明:船行波引起的结构振动非常小,计算的Diekemann指标仅为0.1,该桥施工期间振动的舒适性良好。     

山区简易刚性悬索桥振动舒适性评价

目前山区简易刚性悬索桥的振动舒适性问题越来越突出,而考虑车致桥梁振动影响行人行走舒适性的研究相对较少,因此分析通行车辆引起悬索桥振动响应的问题有着重要的现实意义。以某山区悬索桥为对象,分析了具有代表性的6种车辆荷载工况下的桥梁结构振动响应,并结合ISO2631标准和德国EN03规范对桥梁结构的振动舒适性进行了讨论。结果表明,按照ISO2631标准,所有车辆荷载工况下的桥梁振动加速度响应均方根值位于0.31～0.635 m/s²,处于“中度舒适”范围,结构的振动舒适性满足规范要求;而按照德国EN03规范,在工况1～4车辆荷载条件下,桥梁结构的竖向加速度峰值满足规范要求,行人行走处在“中度舒适”范围内,但是在工况5、6车辆荷载条件下,结构有部分位置竖向峰值加速度不满足规范要求。为了保证行人在桥上行走的舒适性,在未来设计当中应当限制过桥车辆的荷载以及车辆的行驶速度,同时要加强对桥面的养护,防止路面出现破损以致加大车辆对结构的振动作用,影响行人行走的舒适性。     

城市轨道交通U型梁运营安全性分析

以U型梁为主要研究对象,建立车辆-桥梁耦合动力分析模型,研究了车速、车辆类型和钢弹簧浮置板对高架U型梁桥动力响应的影响,分析了车辆和桥梁结构的动力特性,并对地铁列车通过U型梁桥系统时的行车安全性进行了评估。计算结果表明：车辆在50~100 km/h速度运行时,均满足行车安全性的要求,车辆振动会随着速度的增加而增加;从U型梁的行车安全性角度来分析,选取A型车比B型车更为合理;加入钢弹簧浮置板后,可减小桥梁竖向位移和竖向加速度,但会增加列车振动响应,在钢弹簧浮置板设计过程中,需兼顾车辆和桥梁的运营安全性;改变钢弹簧的刚度对桥梁振动响应的影响较小。     

公路简支梁桥车辆走行性及乘坐舒适性研究

将车辆和桥梁视为2个分离子系统,分别建立车辆和桥梁的振动方程,通过车桥接触点的位移协调条件及相互作用力相等原则将车、桥振动方程耦合,采用Ansys大型通用有限元程序中的APDL语言编制了该车桥耦合时变系统振动方程迭代计算的命令流,计算汽车通过公路简支梁桥时的车辆、桥梁动力响应,探讨车辆重量、悬架刚度、轮胎刚度,桥梁抗弯刚度与阻尼,行车速度、路面等级等因素对车辆走行性及乘坐舒适性的影响。结果表明:随车重的增加,车辆走行性和乘坐舒适性增加;随车辆悬架刚度和车辆轮胎刚度增大,车辆走行性变差,乘坐舒适性降低;桥梁参数对车辆走行性和乘坐舒适性的影响较小;随行车速度提高,乘坐舒适性降低;路面等级越差,车辆走行性和乘坐舒适性越低。     

沪通长江大桥主航道桥风-车-轨-桥耦合振动研究

为研究沪通长江大桥主航道桥在侧风下桥上行车的车辆抗风安全性,提出风-车-轨-桥系统耦合振动分析框架。该系统动力学模型不仅考虑了轨道结构的参振,其采用的轮轨动态耦合模型还突破了传统轮轨为刚体并始终保持密贴的假定。此外,气动荷载还考虑了桥梁、车辆的存在对彼此的影响。针对沪通长江大桥主航道桥,利用自主研发的WTTBDAS软件对不同车速、风速下系统的动力响应进行分析和讨论,结果表明:车速和风速均对系统动力响应有较大的影响,当风速达到20m/s后,车辆的运行安全性和乘坐舒适性主要由风速控制。根据相应的动力性能评价指标,得到了大风天气下桥上行车的车速-风速阈值。     

车辆速度对大跨斜拉桥行车舒适性的影响分析

该文以某斜拉桥为工程背景,对移动车辆荷载作用下大跨度斜拉桥的行车舒适性进行了研究。利用Midas/Civil建立有限元模型,计算出在不同车速作用下斜拉桥跨中位置的动力响应,其中包括位移、速度以及加速度。根据结构的振动响应,利用舒适度评价指标对斜拉桥进行舒适性研究。结果表明:车速对车辆的行车舒适性有较大的影响,但并非车速越高行车舒适性越低。     

PC板梁徐变上拱对高速行车舒适性的影响分析

PC简支板梁桥过大徐变上拱不仅会影响桥梁结构的使用性能,而且还会影响行车舒适性。采用1/4汽车模型和半正弦曲线模拟板梁徐变上拱桥面线形,推导车辆竖向振动响应与板梁徐变上拱度、桥梁跨径、行车速度之间的数学关系。利用重庆高速公路某桥(7×25 m PC板梁)实测数据,分析徐变上拱对车辆振动响应和行车舒适度的影响,提出了基于公路设计行车速度的徐变上拱度控制值。     

风环境下大跨度斜拉桥上的车辆驾驶舒适性评价

建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系.在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合分析模型,该模型可以预测风环境下桥梁上通行车辆的行驶安全性及驾驶舒适性;建立了车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法,并采用ISO 2631-1-1997标准对不同路面粗糙度下行驶于杭州湾跨海大桥的车辆驾驶舒适性进行了评价.评价结果表明:路况越差,车辆的驾驶舒适性越差,且所计算工况下车辆的竖向和侧向驾驶舒适性均满足ISO 2631-1-1997标准.     

药湖高架桥车桥耦合振动行车舒适性评价分析

车桥耦合振动是影响行车舒适性的主要因素,为了分析通行车辆的安全和行车的舒适性,对药湖高架桥进行了车桥耦合振动分析。采用模态综合分析方法和Newmark-β数值积分方法分别计算了不同桥面不平度、不同车辆行使速度情况下的车辆响应,结合微型轿车模型,给出了舒适性评价。     

基于模型预测控制的车车协同后端主动防撞研究

为提高车辆在复杂行车环境下的主动安全性,提出了一种基于MPC在线优化的加速度重分配后端防撞控制算法,该方法通过车间信息交互分配制动减速度使相邻车辆间协同响应,从而避免碰撞的发生。研究表明,通过车间协同响应避撞,可缓解车辆的减速制动压力,提高车辆在避撞响应时的安全性与舒适性。通过仿真验证了该控制算法的可行性。     

厦深铁路榕江特大桥主桥车-桥耦合振动分析

厦深铁路榕江特大桥主桥为(110+2×220+110)m下承式大跨度刚性桁梁柔性拱组合体系桥。为了解其在设计时速下车-桥系统的动力性能,基于ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析其自振特性,采用SIMPACK和ANSYS联合数值仿真分析方法,计算CRH2动车组列车运行时桥梁和列车组的动力响应,并与现场实测值和规范限值进行对比,评价该桥在列车设计时速下车-桥系统的安全性和舒适性。结果表明:双线行车可有效减小桥梁跨中的横向振动,但对列车响应的影响很小;车速250km/h时桥梁各动力响应值均大于车速220km/h时的值,且均满足规范限值;在各工况下,列车组的车辆脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和车体加速度均小于标准限值,舒适性指标均为优或良,列车运行安全性和舒适性满足规范要求。     

桥梁受船舶碰撞的动力计算方法

计算了斜拉桥、连续梁和刚构桥在船撞动力作用下的响应,以考察船舶撞击力在航道桥设计中的重要性;对动力和静力方法的计算结果进行了比较分析,结果表明,对于所分析的几种桥型,采用静力计算方法得到的船撞结构内力、位移值与采用动力方法得到的船撞结构内力、位移值有很大的差别。对于设计,静力法过于粗糙,建议在桥梁船撞设计中采用动力计算方法进行船撞桥梁结构内力的计算。     

基于模糊控制的汽车避撞系统建模与研究

针对汽车避撞系统,联合运用CarSim和Simulink建立车辆纵向动力学模型,基于模糊控制理论和PID控制理论设计分层控制系统,通过CarSim仿真得到加速/制动切换逻辑曲线,通过对加速和制动的协调控制,使自车能够在紧急情况下自动制动,起到主动避撞的作用,同时对制动过程对乘车舒适性的影响有所考虑。在典型工况下进行仿真,结果表明在低速和高速条件下避撞系统都能发挥避撞作用,提高行车安全性,同时不会对乘员舒适性造成较大影响。     

大跨斜拉桥行车振动舒适性评价

为了提出适合于评价大跨桥梁行车振动舒适度的标准,对某大跨斜拉桥的行车振动进行现场实测,分析车辆驾驶员座椅处的振动特性以及不同车速下的车内振动加速度有效值;并以国际上通用的ISO2631标准为基础,结合车内人体的舒适感觉,提出行车振动舒适度评价标准,并对该桥的舒适性进行评价.     

下挂式人行桥由于交通荷载引起的舒适性分析

将人行道下挂在两幅主桥之间,这种设计方法在国内尚属首次应用,下挂结构刚度较小,由主桥的交通荷载引起的振动直接影响了行人的舒适感和安全感,因此这类人行桥的舒适性问题需要特别的研究。该文采用车桥耦合振动,通过大量数值模拟分析研究由于车辆过桥时引起的人行桥的振动响应。结果表明在良好路面条件下,当车辆(重车)少于10辆/侧时,人行桥的舒适性基本满足要求。路面平整度对舒适性有很大的影响,行车速度对人行桥的舒适性影响不明显。     

大跨桥梁在不同荷载作用下的动力响应监测

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标。该文根据加速度响应时程曲线分析了某大跨斜拉桥在重车、船撞、大风、爆破地震等各种荷载作用下的振动响应,得出大跨桥梁在不同荷载作用下的动力响应特性。     

新西海桥的振动特性及舒适性评价研究

以日本首座公路钢管混凝土拱桥——新西海桥为对象,进行该桥的自由振动特性分析,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,分析了在移动车辆作用下该桥的动力特性,包括冲击系数和舒适度评价。研究结果表明,在移动车辆作用下钢管混凝土拱桥主跨的拱肋和桥面冲击系数都较小,钢管混凝土拱肋的振动小于主桥桥面的振动。从振动舒适性的观点看,采用纵横梁格构桥道体系的新西海桥在车辆荷载作用下拱肋、桥面和人行桥均满足舒适性要求,具有较好的行车性能。