公路大跨徑連續(xù)體系橋梁車橋耦合振動(dòng)研究

《公路大跨徑連續(xù)體系橋梁車橋耦合振動(dòng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、公路大跨徑連續(xù)體系橋梁車橋耦合振動(dòng)研究（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖北，武漢，430051）【摘要】大跨徑連續(xù)橋梁因?yàn)榫哂锌缭侥芰Υ?、抗震能力?qiáng)、設(shè)計(jì)施工成熟以及經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，在我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，這種橋梁設(shè)計(jì)對(duì)于大跨徑連續(xù)橋梁設(shè)計(jì)要求越來(lái)越大，其研宄具有極高的理論價(jià)值和工程價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】大跨徑連續(xù)體系橋梁；車橋耦合振動(dòng)；研宄當(dāng)車流經(jīng)公路橋梁時(shí)，車輛木身的技術(shù)參數(shù)以及車輛自身的振動(dòng)狀態(tài)，會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)的變化和振動(dòng)狀態(tài)，另外，橋梁的振動(dòng)狀態(tài)還會(huì)影響到車輛的振動(dòng)狀態(tài)，橋面的狀態(tài)等一系列因素的影響也會(huì)加劇對(duì)車橋之間耦合振動(dòng)，兩者之間車橋耦合振動(dòng)相互聯(lián)系、相互影響就產(chǎn)生了公路車輛和橋梁

2、之間耦合振動(dòng)的問(wèn)題，所以，在公路以及橋梁建設(shè)中，建設(shè)一個(gè)具有高墩位大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁、連續(xù)剛構(gòu)橋以及連續(xù)組合的橋梁很有必要，這些大跨徑公路橋梁的建設(shè)只有成熟度高、良好經(jīng)濟(jì)性以及建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)實(shí)際的公路橋梁建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，備受推崇。一、公路大跨徑連續(xù)體系橋梁車橋耦合振動(dòng)的研宄現(xiàn)狀（一）車輛分析模型根據(jù)車橋耦合振動(dòng)的研究，早期的車橋耦合基木上采用移動(dòng)的單車或者是多車進(jìn)行試驗(yàn)，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及有限元法和數(shù)值分析法的廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代車橋系統(tǒng)耦合振動(dòng)的研究己經(jīng)進(jìn)行了車輛分析模型研究:車輛是由剛性底盤、懸架以及輪胎等組成的，各個(gè)結(jié)構(gòu)部件A有懸掛、浮沉、伸縮、俯沖

3、、橫擺、側(cè)傾等自由度，他們之間都是由各種阻尼器和彈簧原件組成連接的，只有線性和非線性的特征。由于1/4車輛模型計(jì)算結(jié)果偏于保守，為三軸平面車輛模型，外觀示意如圖1且不接近真實(shí)車輛，故在此選擇的車輛模型所示，車輛參數(shù)見(jiàn)表1所示。同吋車體的懸掛以及陳體、輪胎等部件在車輛運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)橋梁垂直上是沒(méi)有壓力的，在車輛分析模型中一般不考慮午.輛的伸縮位移因素，所以，根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)研究，車輛垂直和橫向振動(dòng)之間的耦合度是很弱的，可以采用平面的方式進(jìn)行分別計(jì)算，因此，在進(jìn)行車輛垂直耦合度分析吋，只要考慮到車體、懸架以及輪胎的沉浮、俯仰自由度等因素;研究車橋橫向耦合度的問(wèn)題吋，則可以考慮各個(gè)部分的側(cè)

4、滑。橫擺以及側(cè)傾自由度的因素，根據(jù)以上這些因素可以制定出不一樣的車輛分析模型和載重參數(shù)，依據(jù)不同的行駛速度、初始位置，同向或者是對(duì)向行駛在單車道或者是多車道上。（二）橋梁分析模型建立車橋耦合振動(dòng)的橋梁的分析模型主要采用的方法就是有限元法和模擬動(dòng)態(tài)坐標(biāo)法，冇限元法根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的形式的不同可以分為桿系和析段有限元法。一方面，桿系有限元法對(duì)于建立橋梁模型的自由度比較多，基本上采用“靜力凝聚法”的方式進(jìn)行縮減自由度，這樣會(huì)產(chǎn)生相同的數(shù)值；對(duì)于一些復(fù)雜性的橋梁設(shè)計(jì)，采用這樣的方式需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的對(duì)比，但是其操作需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣會(huì)造成一定的誤差，所以，必須要結(jié)合板殼單元、實(shí)體單元以及桿系單元綜合

5、起來(lái)才能模擬出橋梁設(shè)計(jì)。圖2橋梁有限元模型圖2展示的是以一座高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁為研究對(duì)象，跨徑組合100m+160m+100m,主梁采用單箱單室截面，跨中處梁高3.Om,支點(diǎn)處梁高9.0m,橋面寬度13m,按雙車道4?緊急停車帶設(shè)計(jì)，橋墩采用6.5m（寬）*6m（高）空心薄壁墩，墩高100m,該橋梁奮限元模型如圖2所示。析段有限元分析最初是為空氣振動(dòng)分析橋分析提出的問(wèn)題，即將光束的分析期間（典型地詢問(wèn)一個(gè)節(jié)）作為冇限元為一個(gè)單位，和單位的四角聯(lián)系點(diǎn)在一起。它的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)顯著減少的自度結(jié)構(gòu)的數(shù)B,但它可以不考慮本地振動(dòng)桿件的結(jié)構(gòu)和對(duì)整體結(jié)構(gòu)振動(dòng)所產(chǎn)生的影響。此外，析梁結(jié)構(gòu)

6、變化的分析，將導(dǎo)致一個(gè)新的分析部分推導(dǎo)單元?jiǎng)偠染仃?。模擬動(dòng)態(tài)坐標(biāo)法是減少結(jié)構(gòu)自由度的一個(gè)重要的方法。首先它只分析的是線性結(jié)構(gòu)問(wèn)題；另一方面只分析的是截面或者是等截面的支架或連續(xù)梁，不能就結(jié)構(gòu)局部桿件的振動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)多振動(dòng)參與貢獻(xiàn)、計(jì)量較人的無(wú)法表現(xiàn)出特點(diǎn)，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，奮限元方法將成為橋梁耦合振動(dòng)分析的主要方式。二、車橋耦合震動(dòng)研究的進(jìn)展（一）車輛分析模型的進(jìn)一步完善近幾年大量的專家學(xué)者就車橋互相作用的模型分析上取得了重大進(jìn)展，模型分析大多集中在二維平面內(nèi)，但是對(duì)于車輛載重下空間效應(yīng)的分析很少，主要是因?yàn)檐嚇蛳嗷プ饔孟碌目臻g效應(yīng)研究很復(fù)雜，二維平面內(nèi)對(duì)于支

7、配陣型為縱向彎曲的橋梁是很準(zhǔn)確的，由于實(shí)際中橋梁都會(huì)出現(xiàn)彎曲以及橫向彎曲等，對(duì)于二維模型的分析來(lái)說(shuō)，彎曲基頻不能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)動(dòng)荷載增量，車輛的垂直和橫向模型與空間振動(dòng)模型還需要研宄。只奮在車輛模型分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的研宄車輛動(dòng)力學(xué)之間元件模型，要充分的考慮到懸掛非線性問(wèn)題，在車輛分析模型上增加其復(fù)雜性分析。（二）橋梁在特殊荷載作用下的列車安全性問(wèn)題筆者認(rèn)為，橋梁在風(fēng)荷載作用下的車橋耦合振動(dòng)問(wèn)題，需要通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，研究在無(wú)車、冇車情況下結(jié)構(gòu)氣動(dòng)參數(shù)，需要用