公路车桥耦合振动响应计算方法对比研究

使用有限单元方法,分别建立了桥梁结构的振动计算模型和车辆的振动计算模型,考虑车桥接触点的位移连续,分别提出了考虑桥梁全自由度的车桥耦合振动模型和使用桥梁振动模态的模态综合计算模型。将桥梁结构的振动响应计算转化为求解模态广义坐标,并结合车辆振动与桥面的耦合,建立结构模态广义坐标和车辆振动自由度耦合的系统方程,使用Newmark-β数值积分方法对时变耦合系统进行求解。为了验算方法的有效性和可靠性,分别计算了平面梁在集中力作用下,空间板结构在整车模型作用下的振动响应,研究结果表明,使用模态综合法求解公路桥梁车桥耦合振动响应的结果可靠,并有很高的计算效率,该方法具有广泛的适用性。     

3种车桥耦合振动分析模型的比较研究

应用达朗贝尔原理和欧拉-贝努利梁假设，推导了简支梁在移动质量、四分之一车模型和二分之一车模型3种不同车辆模型下的车桥耦合振动方程，比较了在不同速度下的桥梁动态响应，结果表明，3种车辆模型都可以反映出在移动荷载作用下车桥耦合振动的总体规律，但考虑车体弹簧和阻尼的影响能更充分体现车桥耦合效应。     

车桥振动问题现状研究与分析

从车辆模型及其振动方程的建立、车桥系统的耦合条件分析及耦合振动方程的求解三个方面对车桥振动现代理论方法进行综合评价,并对车桥振动问题研究存在的问题进行初步的探讨,有助于更加真实地模拟车辆和桥梁的性态和揭示整个系统的动态性能.     

双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动

为研究车桥耦合振动对双层公路钢桁桥冲击效应的影响, 基于分离法, 以车轮与桥面接触点为界, 将车桥耦合振动系统分为车辆与桥梁2个子系统, 分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程, 并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相联系, 采用迭代法求解系统响应。以某双层公路简支钢桁梁桥为研究对象, 应用ANSYS软件建立三维梁格有限元模型, 分析了车速、桥梁阻尼、桥面平整度及不同加载模式对车桥耦合振动的影响。研究结果表明: 车速与双层钢桁梁桥冲击系数之间没有规律性的函数关系; 桥梁阻尼增大, 能使钢桁桥杆件内力、位移冲击系数适当降低; 桥面平整度是车桥耦合振动的一个重要激励, 桥面状况越差则车辆振动越强烈, 对桥梁的整体和局部产生的冲击作用越大; 单双层加载模式的不同对桥梁整体的动力响应改变不大, 但是对局部动力响应的影响比较明显, 应在桥梁设计时考虑局部冲击效应的影响。     

客运专线大跨连续梁桥车桥耦合振动仿真分析

提出用多体系统动力学与有限元法相结合的联合模拟技术进行车桥耦合振动仿真分析．以郑州-西安客运专线灞河特大桥的一大跨连续梁桥为研究对象,采用有限元子结构技术建立桥梁动力分析模型,对桥梁自振特性进行分析,采用多体系统动力学程序建立完整的车辆空间模型,然后将桥梁和车辆2个子系统在轮轨接触面离散的信息点上进行数据交换,从而实现车桥耦合振动仿真．研究结果表明,联合模拟技术是可行的,为车桥耦合振动的研究提供了一种新的有效途径．     

车桥耦合振动数值分析

应用达朗贝尔原理推导车辆和桥梁的振动平衡方程,结合NEWMARK法计算原理编制对车桥耦合振动问题求解的计算程序.分别使用该程序和龙格-库塔法对一简支梁的车桥振动求解.结果表明:该程序的计算结果准确可靠,可应用于车桥耦合振动分析.     

拱桥车桥耦合振动的研究

结合开县渠口大桥的特点,分别建立车辆的三位离散自由度模型和桥梁的模态模型,并通过轮轨作用关系建立车桥耦合的振动动力模型,同时对开县渠口大桥的车桥耦合振动进行研究,可为此类问题的研究提供参考。     

简支变连续桥梁的动力性能研究

为保证简支转连续桥梁具有良好的动力工作性能,需要了解其在移动车辆荷载作用下的动力响应。本文针对目前公路上常见的不同跨径、不同宽度、不同截面形式、不同体系的简支转连续桥梁,在不同的常见车辆模型、不同车辆速度作用下,利用车桥耦合振动程序,计算分析该类桥梁在车辆荷载作用下的动力响应,并通过振幅、加速度等指标来评价其动力工作性能。     

基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

应用达朗贝尔原理推导了两自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,提出用龙格-库塔法和NEWMARK法来求解车桥耦合振动问题。针对NEWMARK法提出了求解分离的车辆和桥梁运动方程组的分析策略:在每一个时间步长内进行迭代计算并将桥梁的振动平稳状态作为收敛条件。利用MATLAB结合两种数值计算原理分别编制了车桥耦合计算程序。算例分析表明:两种方法的计算精度都较高;采用NEWMARK法求解时,在每个时间步内迭代计算至桥梁振动平稳状态是有意义的。     

简支梁桥车桥耦合振动分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动问题,为掌握桥梁结构动力响应特性,必须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制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分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行比较,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。     

铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动与动力性能

为探究铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动特性与动力性能,以宜万铁路马水河大桥为工程背景,建立桥梁空间杆系有限元模型以及包含31个自由度的车辆模型,进行车桥耦合振动计算分析.通过动载试验测试桥梁的自振特性,并测试列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构的动应变、动位移以及加速度等动力响应.依据动载试验与车桥耦合振动计算综合分析马水河大桥的动力性能.研究结果表明:车桥耦合振动计算结果与实测结果吻合较好,桥梁结构动力响应满足规范限值,该桥具有良好的横向、竖向刚度与动力性能;实测桥跨结构及墩顶动力系数最大值为1.08,桥梁结构受行车及制动的动力作用不明显;列车的动力响应随车速的提高而增大,但均满足规范限值,具有良好的安全性与平稳性.      

基于ANSYS的车桥耦合动力分析

为准确分析车桥之间的相互作用,根据达朗贝尔原理推导出了车桥系统动力平衡方程。通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,将车桥两系统耦合起来并通过ANSYS实现。数值算例表明:运用基于ANSYS车桥耦合动力分析方法所得结果与利用振型叠加法所得结果吻合良好,表明该方法是正确而有效的,可用于分析各种车桥耦合振动问题。     

车桥耦合振动理论在桥面不平度研究中的应用

将车桥系统视为两个分离的子系统,应用达朗贝尔原理推导了双轴密贴车辆模型和桥梁的运动平衡方程,采用分离迭代法对车桥振动问题进行数值求解。利用MATLAB结合NWMARK法计算原理编制了车桥耦合计算程序,对该程序的准确性进行了验证,在此基础上研究了桥面状况和车速对车桥振动的影响。结果表明:该程序的计算结果准确可靠,桥面状况对车桥振动影响很大,车速对桥梁振动的影响取决于与其对应的车辆对桥梁作用力的频率。     

车桥耦合振动理论在桥面不平度研究中的应用

将车桥系统视为两个分离的子系统,应用达朗贝尔原理推导了双轴密贴车辆模型和桥梁的运动平衡方程,采用分离迭代法对车桥振动问题进行数值求解.利用MATLAB结合NWMARK法计算原理编制了车桥耦合计算程序,对该程序的准确性进行了验证,在此基础上研究了桥面状况和车速对车桥振动的影响.结果表明:该程序的计算结果准确可靠,桥面状况对车桥振动影响很大,车速对桥梁振动的影响取决于与其对应的车辆对桥梁作用力的频率.     

一种车桥耦合振动的求解方法

研究了车桥系统振动方程的求解方法,主要研究了迭代法的求解过程,并用此方法对车桥系统的弹性接触和密贴接触分别进行了分析.结果表明,在计算桥梁的动力响应时,弹性接触和密贴接触都能得出正确的结果.     

基于车桥耦合的钢-混结合段刚度平顺性分析

为了研究混合梁桥结合段动力平顺性问题,针对某混合梁独塔斜拉桥,将结合段按刚度等效换算为同一种材料,建立桥梁有限元模型;基于9个自由度的三轴车辆模型,根据规范规定的路面粗糙度谱,用三角级数法模拟了B级粗糙度样本,采用Newmark-β法求解车桥系统运动方程,建立了汽车-桥梁垂向耦合振动仿真模型.在此基础上,编制了车桥耦合振动分析程序,求解了桥梁结合段和车辆的动力响应. 研究结果表明:路面粗糙度下降一个等级,桥梁结合段竖向加速度增加一倍;从动力性能角度分析,钢-混结合段钢格室全填充时的刚度平顺性略优于半填充时的刚度平顺性.      

磁浮列车单铁悬浮车桥耦合振动分析

为研究单铁悬浮车桥耦合振动, 将悬浮控制系统、车辆结构、弹性轨道梁及桥梁安装系统作为整体系统, 建立整体系统的磁浮列车的悬浮控制-弹性桥梁-机械结构垂向耦合振动模型, 以不同频率的外力激扰模拟磁浮列车不同的速度下对桥梁的作用, 分析了不同梁型在整体系统耦合条件下的跨中挠度与振动加速度的变化。研究结果表明: 单铁悬浮稳定后, 简支梁跨中挠度约为两跨连续梁悬浮处挠度的2.5倍; 以200km·h^-1车速通过桥梁时其挠度略小于400km·h^-1车速通过工况, 但前者再次达到稳定状态所需时间约为后者的1/3;车辆以相同速度通过桥梁时, 连续梁悬浮处跨中挠度约为简支梁的40%, 且前者振动加速度小于后者; 仿真过程中桥梁安装临界刚度范围为(5.5~6.5)×10⁷ N·m^-1; 两跨连续梁动力学性能较简支梁更为优秀。     

寒区桥梁桥头跳车的动力效应分析

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40 m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。     

公路高墩大跨桥梁车桥耦合振动分析

文中基于有限元理论,建立车桥系统的分析模型和运动方程,并编制相应的计算程序,采用分离迭代法求解运动方程。以夹溪特大桥为工程实例,分析高墩大跨桥梁的车桥耦合振动性能及其影响因素。     

车-桥耦合振动的联合方程分析方法

根据d'Alembert原理和有限元理论,分别建立了车辆和桥梁的振动方程;基于车辆密贴理论,轮底接触点位移由桥梁节点位移采用形函数插值得到,接触点作用力等效成桥梁单元的结点力代入桥梁振动方程,将车辆、桥梁振动方程组联立形成了车-桥耦合振动的总体振动方程;采用数值积分的Newmark-β法求解方程组。结果表明:此方法和经典的迭代求解方法是吻合的。