考虑路面平整度影响的车辆侧滑与侧翻临界风速

为了研究路面平整度对车辆侧滑和侧翻临界风速的影响,建立了二自由度车辆振动模型,依据路面平整度指标和路面功率谱密度之间的关系,利用傅里叶变换推导了基于公路工程技术标准的动荷载系数计算公式,在此基础上根据车辆运动模型推导了车辆侧滑和侧翻的临界风速计算公式,利用MATLAB编制了计算程序,以典型货车为例计算了考虑路面平整度影响和不考虑路面平整度影响的车辆侧滑、侧翻临界风速.研究结果表明:路面摩擦系数,车辆速度和路面平整度对车辆侧滑临界风速都有一定的影响;考虑路面平整度影响时,典型货车临界侧滑和侧翻风速都会相应降低,降低幅度为1 ～2 m/s.     

水泥路面板底动应变的影响因素分析

从国际平整度公式入手,通过试验,研究了路面板底动应变与路面平整度、车辆荷载的大小及车速的关系。结果表明,静载作用时,路面板底动应变与平整度没有关系,但随着车辆荷载的增大而增大;在同一车速和同一车辆荷载下,板底动应变随路面不平整度的增加而增大,且车辆荷载和车速越大,增幅越明显;在同一平整度下,水泥路面的板底动应变随车辆荷载大小和车速的增加而增大,但其增幅都有随速度的增加而降低的趋势。     

不同荷载车辆通过减速带的振动特性测试与分析

由于橡胶减速带的高度比路面粗糙度大得多,当车辆以一定的速度通过减速带时会引起车辆和地面的强烈振动。为了分析由此产生的振动特性,文中采用现场实测的方法,首先对现场试验过程进行探讨,确定测试方法,然后对测试结果进行精度分析。结果显示,车辆在不同速度下的振动加速度时域信号中两个振动过程中的加速度波形峰值所对应的位置就是前后两个车轮通过减速带时的位置,而且荷载越重这种现象越明显,即精度越高误差越小,产生的振动加速度也越大;同时前轮通过减速带产生的振动加速度大于后轮产生的振动加速度。     

路面平整度及车辆振动模型的研究综述

为了在车-路或车-桥相互作用的耦合体系中更准确地模拟由路面不平整度引起的车辆动荷载,以及分析由动荷载引起的路面动响应,论述了路面平整度的各种定义,回顾了路面平整度的各项评价指标、评价方法及各种评价指标之间的关系。分类阐述了针对各种评价指标的现场检测方法及仪器,分析了路面平整度的各种数值模拟方法,并推荐了更符合实际情况的平整度数值模型,介绍了用于分析路面不平度引起的车辆动荷载的各种车辆振动模型。最后总结了研究路面平整度评价指标、不平度的数值模拟方法及车辆振动模型的发展趋势,提出了用于分析车辆与路面作用的耦合振动体系的各项参数的采用建议,为研究车辆随机动荷载作用下的路面或桥面动响应提供了理论依据。     

车辆竖向振动荷载模型计算

针对中国交通车辆状况以及车辆对路面的作用特点,提出车辆代表轴型——单轴与双联轴,对两种代表轴型分别建立双自由和三自由度车载振动模型,并求解了车载振动模型的稳态解,编制了相关模拟车载动态振动作用的计算程序,进行计算分析,并提出最大附加动荷载的概念来表征车辆荷载振动特性,得出了最大附加动荷载与路面不平整度波长与幅度、车辆速度、车辆载重及系统固有频率等多个参数的关系。     

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。     

车桥耦合振动的桥面非平稳随机激励模拟

为研究桥面非平稳随机激励对车桥耦合系统的影响,采用滤波白噪声法生成单轮桥面非平稳随机激励时域模型,结合车辆前后轮的时间滞后和左右轮的相干关系,生成车辆六轮相关的桥面非平稳随机激励样本并验证了样本的有效性。分析一座3×30 m连续T梁桥和一辆三轴重载汽车在非平稳桥面激励下的车桥耦合振动响应,现场实测桥面不平度,并采用传统蒙特卡罗法对车辆和桥梁的振动响应进行计算。研究结果表明:根据车辆六轮间的时间滞后关系和相干函数关系所建立的桥面非平稳随机激励模型满足目标相干函数和功率谱密度,且时间滞后关系明确,模型有效可靠;当车辆加速行驶时,因桥面不平顺引起的非平稳随机激励信号的幅值随速度的增大而增大,非平稳激励下的桥梁和车辆振动响应大于平稳激励所产生的振动响应;非平稳激励对桥梁振动响应的均值影响很小,但对车辆振动响应均值影响较大,车辆振动对桥面随机激励更敏感;非平稳激励对车辆和桥梁振动响应标准差的影响较大,且振动响应标准差随着车辆加速度的提高而增大;研究车桥耦合振动很有必要考虑车辆非匀速行驶而引起的桥面非平稳随机激励,建议车辆匀速通过桥梁,尽量避免在桥上加速行驶。     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

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。     

交通荷载作用下市政道路路面振动测试与分析

对市政道路进行减隔振设计，需先研究交通车辆荷载引起的道路振动特性。实测了广州市南大路和番禺大道北辅路在四种车辆和混合车流时的路面振动加速度，并对测试数据进行峰值、频谱、VLz振级分析，研究车辆荷载引起的市政道路振动规律。结果表明:道路振动加速度响应幅值与汽车轴重、行驶速度、道路结构刚度密切相关，随着汽车轴重、车辆行驶速度和道路刚度的增大而增大；汽车荷载激励以竖向振动为主，频率主要在5.0～40.0 Hz之间，能量集中于10.0~20.0Hz范围。     

基于复杂场地及行车条件的交通振动影响研究

采用四自由度车辆振动模型,全面而系统地预测多种条件下的交通振动影响程度,并从振源条件、波的传波途径、传播介质的材料特性选用参数进行计算场地的振动响应。同时,将车辆振动理论与考虑粘性边界条件的有限元法相结合,提出了一种考虑行车条件、路面平整度以及复杂场地条件下振动波传播路径影响的交通振动预测方法。工程实例的分析结果表明,随着车辆载重增大、行车速度提高以及路面平整度下降,车辆轮胎击地反力有一定程度的增大;隔振沟可以有效地控制交通振动引起的加速度和速度响应,但对减轻位移响应效果不明显。     

轴重和胎压对车轮动荷载的影响

为研究重型运输车辆对路面作用的动荷载,建立车辆动力学模型,模型中将簧上质量处理为空载簧上质量与装载质量,将轮胎刚度表示为轴重和胎压的函数。研究了轴重和胎压对车辆动荷载的影响。结果发现,车轮动荷载随着轴重和胎压的增加而增加;动载系数随着胎压的增加而增加,但随着轴重的增加而减小;胎压越高,车轮动载随轴重增加速度越快;仅仅采用轴重不足以评价重载高压车辆对路面的破坏作用,在治理超载的同时也应进一步治理超压：空载车辆对路面的冲击作用较大,不能忽视空载车辆对路面的破坏作用;实际高速运行车辆对路面施加较大的附加动荷载,现有《公路沥青路面设计规范》没有考虑附加动荷载是引起路面结构发生早期破坏的原因之一。     

动荷载作用下沥青路面寿命预估

基于4自由度的1/2车辆振动模型,以路面不平整度为激励,运用系统动力学和车辆振动理论分析了不平整路面上的行车动荷载;采用修正Shell永久变形理论,考虑荷载和环境的综合作用,计算了动荷载作用下路面产生的永久变形和平整度的衰变规律;并结合某高速公路路面平整度检测结果,参照质量规范得出路面的剩余使用寿命,建立了动荷载作用下的沥青路面剩余寿命计算与预估的方法。研究结果表明,应用该法不但能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,还能为准确评价道面使用品质和制定费用-效益最佳路面养护方案提供依据。     

高墩连续刚构桥车桥耦合振动分析

为研究移动车辆荷载作用下车辆-桥梁系统的动力响应特性,以某三跨高墩连续刚构桥为对象,采用2轴7自由度车辆模型加载,探究车辆速度、行车数量及车辆载重因素对车桥系统动力响应的影响。结果表明：车辆的行驶速度基本不会影响桥梁的位移响应峰值,车辆以相同速度通过桥梁时,桥梁各跨的位移响应峰值存在差异,车桥发生共振时的车速为40 km/h;随着行车数量的增加,桥梁各跨跨中处于较大位移响应的持续时间明显加长,桥梁中跨跨中的位移响应峰值在2辆车行驶时取得极大值,而车辆的加速度峰值与加权加速度均方根值在6辆车通过桥梁时取得极大值;随着车辆载重的增加,桥梁的位移及加速度响应总体呈增长趋势,而桥梁的冲击系数与车辆各项动力指标的响应则呈下降趋势。     

地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应,在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上,利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用,建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台,通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型,利用有限元方法建立桥梁模型,采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动,通过分离迭代方法求解地震-风-车-桥耦合振动系统的动力响应。以主跨1 088 m的苏通大桥为例,基于建立的地震-风-车-桥耦合振动分析平台,计算分析了日常风荷载与地震联合作用下桥梁和车辆的动力响应;并进一步探究了地震动完全空间变异性对地震-风-车-桥耦合系统车桥动力响应的影响。结果表明：处于日常运营阶段的大跨桥梁结构（仅承受风和车辆荷载）受到突发地震时,桥梁和桥上行驶车辆的动力响应将急剧增加,地震动对车-桥系统动力响应起控制作用;与地震-车-桥系统中的桥梁响应相比,考虑风荷载会增加主梁跨中的横向振动,但对主梁跨中的竖向振动会有抑制作用;与只考虑地震荷载作用的车桥响应相比,同时考虑地震和平均风速为20 m·s^-1的脉动风荷载联合作用下的主梁跨中横向位移极值最大增大约40%。虽然地震动是车桥耦合振动的控制荷载,但是日常风荷载对大跨桥梁车桥振动的影响不可忽略。地震发生后,车辆的横向加速度极值超过0.5g,竖向加速度极值接近1g,可能引起车辆的侧滑或翻滚,车辆的运行行为有待进一步研究。与仅考虑地震动行波效应相比,考虑地震动完全空间变异性的车桥振动响应不仅在波形上产生很大差异,而且响应极值也发生了较大的变化,可见在地震动输入时需要考虑完全空间变异性来保证得到的车桥响应结果偏于安全。     

车辆动荷载下偏压深基坑支护结构受力变形分析

依托杭州某地铁车站偏压深基坑工程,基于PLAXIS有限元软件建立三维数值计算模型,分析车辆动荷载对基坑开挖变形影响。结果表明:随基坑开挖深度增加,基坑内竖向位移和墙体水平位移均呈现先增大后减小趋势;工程施工时,在开挖至第三层土体时需加大注意坑底竖向位移变化,防止基坑隆起过大影响施工;车辆动荷载对基坑影响深度有限,基坑开挖深度小于15 m时,车辆动荷载对基坑影响较大,应注意车辆荷载对土体稳定性和地连墙水平位移问题,宜采取相关保护措施。     

桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥车辆振动的影响

由路面平整度能量谱密度函数得到桥面平整度不规则形状沿纵向分布函数,分析不同等级桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥的车辆振动的影响。提出一种车—桥振动简化计算方法,该方法在建立桥的有限元模型时,将车辆的动力性能与桥面平整度对桥梁振动的影响加入到外载荷中,简化了振动分析过程,可用于确定不同等级桥面下的汽车荷载冲击系数取值,为大跨度钢管混凝土拱桥的设计和养护提供参考。     

路桥过渡段动力测试及病害劣化机理研究

为了研究路桥过渡段不同区域的环境振动规律,针对109国道桑干河大桥过渡段,现场测试了不同车组匀速通过过渡段时路面结构的振动水平,分别从振动加速度时程、振动加速度频谱及振动加速度振级分析路面结构动力响应特性。由研究结果可知:振动加速度随距桥台距离的减小而增大,桥台附近桥面结构的振动加速度最大;在大型车辆附加荷载作用下,桥面结构主要为低频振动,小型车辆主要引起桥面结构的高频振动;加速度振级随车辆载荷的增大而增大,由于"跳车"现象,桥台附近桥面加速度振级最大;结合过渡段动力响应规律,控制过渡段沉降差是公路过渡段研究的重点。     

汽车在不平整道路上行驶时的动力分析和实验

本文分析了汽车在不平整路面(波浪路面)上行驶时的纵向角振动和竖向振动问题。在研究竖向振动时,把纵向角振动的影响考虑进去,给出了振动方程的解。对于汽车振动时,车轮给予路面的附加动荷载的计算问题着重进行了讨论,并研制了电子称测定车辆以不同速度通过不同的不平整时,车轮对路面作用的动荷载值。试验结果和计算值的一致性,证明了本文分析方法的正确性。     

电容式车辆称重装置动态性能测试与分析

针对传统车辆称重装置存在的动态测量时被测车辆速度较低、测量误差较大等方面的不足,设计开发一种电容式车辆称重装置。在介绍称重装置结构设计和称重原理的基础上,对其动态性能进行测试与分析。首先从速度、加速度、振动因素对称重装置的影响进行试验测试,测试表明加速度对动态称重影响较大,而速度、振动因素对动态称重影响较小。进一步理论建模,从运动和受力角度对称重装置进行理论分析,并与试验结果相对比。试验测试和理论分析表明,电容式车辆称重装置结构简单,安装方便,抗干扰能力强,测量精度高,既适用于静态测量,又适用于动态测量,具有较好的推广价值。