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.     

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。     

先简支后连续桥梁振动影响因素分析

分析桥梁和车辆两个动力系统的耦合振动规律,对公路上常见的4种标准跨径先简支后连续箱梁桥进行车桥耦合振动动力特性对比分析。通过详细对比分析桥面铺装、截面尺寸及行驶车速的变化等对该类桥型的车桥振动动力特性的影响进行分析,得到影响该类桥车桥耦合振动性能的关键因素,并提出设计建议。     

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。     

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.     

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。     

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。     

50m简支T梁桥行驶舒适性多因素评价及提升研究

佛山市某50 m跨径预应力混凝土简支T梁桥存在车桥耦合振动现象,影响行车的舒适性。通过对该桥进行试验研究,分析车速、车重及桥面平整度对桥梁动力响应和舒适性的影响,发现车速、车重和桥面不平整度的增大会使行人和行车的舒适性降低,但车重增大,冲击系数反而降低。利用有限元软件建立车桥耦合模型,确定采用将简支梁桥改造为连续梁桥的方案,该方案能有效降低主梁动力响应,提高行驶舒适性,有助于指导后续类似桥梁改造。     

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。     

基于桥面不平整度大跨度斜拉桥的货车行车舒适性

运用自编的车桥耦合程序,计算（竖向、横向以及纵向）3个方向的加速度,同时以ISO2631的行车振动舒适度为评价标准,选用泸州市某特大桥为工程背景,评价其在不同桥面平整度以及车速下的行车舒适性,并且以良好行车舒适性加速度为界限,对车辆过桥在不同桥面平整度下的速度进行分类,为车辆过桥的速度提供一定的理论依据。     

大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥车桥耦合振动分析

大跨度窄加劲梁悬索桥竖向振动响应研究具有现实意义。基于动力平衡理论和有限元法建立车辆和桥梁的动力微分方程,采用空间三轴车辆模型,利用ANSYS软件编制车桥耦合振动程序进行计算。激振源为路面不平整度,利用车桥系统力与位移协调条件,应用Newmark-β法求解动力方程,分析不同车速、车重、路面等级工况下车辆荷载对大跨度窄钢桁加劲梁悬索桥跨中竖向振动响应的影响。结果表明:车速和路面等级主要对竖向振动加速度响应有较大影响,而对竖向振动位移响应影响较小;竖向振动加速度响应随车速增大而增大,随路面等级降低而增大;随车重的增加竖向振动位移响应增加,而竖向振动加速度降低。     

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。     

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。     

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。     

基于车桥耦合振动的公路梁桥行车舒适性分析

鉴于梁式桥行车舒适性差的特点，为探究过桥车辆在公路梁桥行驶过程中的乘坐舒适性，以一座梁式桥为分析对象，基于车桥耦合振动理论，进一步建立车桥耦合振动微分方程。采用自编车桥耦合MATLAB程序计算车辆座椅加速度，以国际标准ISO2631-1的加速度均方根值评价方法对司乘人员乘坐舒适性进行评价，分析车辆类型、乘坐位置、车重、桥面不平顺、车速等因素对车辆乘坐舒适性的影响。结果表明：不同的车辆类型，小汽车的行车舒适性优于货车和公交车；多排座椅的两轴公交车，前排座椅的乘坐舒适性比后排座椅的乘坐舒适性好且座椅距离车辆质心位置越远，乘坐舒适性就越好；不同乘客处于同排位置，站立乘客的舒适性要比座椅乘客的舒适性差；车辆乘坐舒适性对桥面路况等级很敏感，其随桥面路况的恶化而迅速降低；不同的车重，车辆乘坐舒适性随车重的增加而提高；车辆行驶速度对乘坐舒适性有一定的影响,但影响较小，为提高乘坐舒适性,建议对梁式桥的行驶车辆采取限速措施。     

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.      

独塔自锚式悬索桥车桥耦合振动响应研究

选用基于ANSYS和MATLAB的分离迭代算法,将车辆和桥梁看作两个分离的子系统,分别采用虚功原理和有限元法推导了两者的振动方程;以车桥接触点位移协调关系和力的平衡关系为联系,研究了独塔自锚式悬索桥在不同的路面不平整度、车速、桥梁阻尼下的动力响应问题。研究表明:路面不平度对桥梁动力响应影响很大,冲击系数随车速呈波形变化,增大桥梁结构阻尼比对降低结构的动力响应影响较小;现有规范冲击系数取值对该类桥梁结构设计偏于不安全,建议规范独立地给出悬索桥冲击系数的规定,并考虑路面等级、车速的影响。     

重庆轻轨袁家岗车站桥车致振动分析

运用车站桥结构动力学及车桥耦合振动车辆动力学的研究方法,采用了车桥振动理论的荷载列方法,以重庆跨座式轻轨袁家岗车站桥为研究对象,进行了轻轨列车过桥时的车桥空间耦合振动响应分析,着重研究了列车速度变化时对车站桥的挠度、乘客在站台、站厅和楼梯上的舒适度分析.车桥计算结果表明,该车站桥能够满足良好的舒适性与安全性要求.