单车荷载作用下T型刚构桥车致振动响应研究

根据车辆-桥梁结构振动特性,研究单车移动荷载作用下,T型刚构桥考虑桥面不平顺影响时桥梁振动响应及冲击特性。通过将T型刚构桥离散为三维梁单元有限元模型,车辆简化为九自由度整车模型（考虑车辆俯仰及侧翻）,桥面不平顺激励采用实测和数值模拟（根据国标GB／T7031—86给定功率谱密度曲线采用三角级数叠加法模拟）两种激励;以车轮与桥面相互接触处保持不脱离为条件,建立车辆与桥梁耦舍振动方程,利用模态综合法并结合Newmark—β数值积分方法进行迭代求解。以乔木湾乐安河T型刚构桥为工程背景,研究了单车荷载下,最不利位置处的冲击系数随桥梁结构阻尼、行车速度、桥面不平顺及车辆特性的变化关系,并将数值模拟结果与实测结果对比。研究结果表明,实测冲击系数与数值模拟的冲击系数较好吻合,乐安河大桥冲击系数满足04《桥规》要求。     

车辆作用下桥梁冲击系数分析

应用达朗贝尔原理推导了1/4车辆模型和桥梁的振动平衡方程;采用三角级数法生成各级桥面不平度序列;用数值方法分析了桥面平整度、车速及车辆参数对桥梁冲击系数的影响。结果表明:桥面不平度对桥梁冲击系数影响很大;冲击系数随着速度的增加而发生波动;合理的车辆参数可以减小对桥梁的冲击作用;车辆固有频率同样是影响冲击系数的一个不容忽视的因素。     

简支梁在行驶车辆下的动态响应

把桥梁和车辆看作两个分离体系,提出了四自由度1/2车辆模型;应用广义虚功原理建立振动方程,并引用国标(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整度值;通过数值仿真得到不平整桥面简支桥梁在运行车辆作用下的时域响应,获得了相应冲击系数随桥面等级及车速变化规律。结果表明,桥梁冲击系数随着车速增加呈增大趋势;随着公路桥面等级变差呈非线性增大,桥面等级是影响车辆动力作用的最显著因素。     

基于桥面状况退化的车桥耦合振动分析

针对常见跨径的公路简支梁桥,对其进行车辆桥梁耦合振动分析,研究了不同跨径、不同行驶速度下桥面状况退化对桥梁冲击系数的影响规律。结果表明,桥面不平整度对桥梁冲击系数的影响几乎呈线性变化,且桥面状况越差桥梁冲击系数越大,当不平整度最大值大于2cm后,桥梁冲击系数基本上均大于设计值。因此,在以后的桥梁养护工作中,应尤其注意桥面的维护。     

载重车辆-伸缩缝耦合系统的垂向振动数值模拟方法

为研究车辆对大位移伸缩缝振动特性的影响,考虑轮胎载重车辆过大位移桥梁伸缩缝时的真实激励特性,提出了一种载重车辆-伸缩缝耦合系统垂向动力学模型,同时引入新型快速积分法对数值模型进行求解. 以ZL1600模数式大位移伸缩缝为研究对象,通过仿真结果与试验测试结果的对比验证模型有效性,并基于此模型分析了轮胎载重车辆对大位移伸缩缝的冲击效应. 研究结果表明:中梁测点垂向速度的动力学模型仿真结果能较好地匹配试验测试结果,仿真得到中梁测点最大下沉位移的偏差均小于10.0%,表明该模型具有较高的计算精度;车辆轮胎力的最大冲击系数出现在车轮驶上伸缩缝后方桥面时,需要考虑对此处结构进行加强;车辆轮胎对伸缩缝中梁和后方桥面的冲击系数均随车速的增大而增大,最大冲击系数分别为0.67和0.82,均超过了国内现行规范的推荐值0.45,应得到重视.      

连续梁在行驶车辆作用下的动态反应

把桥梁和车辆看作两个分离体系,把车辆视为二维非线性模型,并考虑到桥面的路面不平度影响,应用虚功原理和模态叠加法分别建立振动方程,在车辆与桥梁接触点采用接触力和位移协调的条件,利用迭代技术求解二者之间的相互作用力。以一座三跨连续梁为例,计算了该桥的动挠度曲线和相应的冲击系数。结果显示车辆在边跨行驶时中跨跨中截面的冲击系数要远大于车辆在中跨行驶时的冲击系数,桥梁在车辆动荷载作用下的冲击系数与车辆动力特性、车速、桥梁动力特性以及路面不平度等密切相关,仅仅看作桥梁基频的函数是过于简化的。     

桥梁冲击系数随机性分析

车辆对桥梁冲击作用的影响因素包括:车桥频率耦合、桥面平整度、行车试验的随机性、动力荷载效率大小等。以一座典型3跨连续箱形桥的动荷载试验为基础,通过行车试验作用下实测动挠度时程信号,对该桥冲击系数随机性、冲击系数与动力荷载效率之间相关性进行分析。研究表明:车辆对桥梁的冲击系数具有较大的随机性,冲击系数与动力荷载效率之间具有较大的相关性。     

桥梁冲击系数随机性分析

车辆对桥梁冲击作用的影响因素包括:车桥频率耦合、桥面平整度、行车试验的随机性、动力荷载效率大小等。以一座典型3跨连续箱形桥的动荷载试验为基础,通过行车试验作用下实测动挠度时程信号,对该桥冲击系数随机性、冲击系数与动力荷载效率之间相关性进行分析。研究表明:车辆对桥梁的冲击系数具有较大的随机性,冲击系数与动力荷载效率之间具有较大的相关性。     

连续刚构桥动力效应分析

由于桥面的不平整性导致汽车作用在桥梁结构上时，车轮必然对结构产生动荷载。将桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程，车辆模型采用单自由度模型，运用ANSYS软件建立连续刚构桥空间有限元模型，提出连续刚构桥车-桥振动分析的一种简化方法，可用以探讨冲击系数的变化规律。     

桥面破损对冲击系数的影响

简支梁桥在新疆是一种广泛应用的桥型之一。采用数值方法分析了桥面破损对桥梁动力响应及冲击系数的影响。研究结果表明:车辆对桥梁的冲击作用随着桥面的破损的加重而增大。