車輛耦合振動(dòng)

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1、車輛耦合振動(dòng)課程報(bào)告學(xué)生姓名劉運(yùn)佳指導(dǎo)教師學(xué)院土木工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)土木1211班2016年3月隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大跨度橋梁越來(lái)越多，由于柔度很大，所以在風(fēng)和上面的車輛作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的變形和振動(dòng)會(huì)對(duì)上面的行人以及橋梁產(chǎn)生較大的危險(xiǎn)。因而對(duì)風(fēng)-車-橋耦合振動(dòng)的研究也越來(lái)越重要。在此簡(jiǎn)要介紹國(guó)內(nèi)和國(guó)外風(fēng)-車-橋耦合振動(dòng)發(fā)展的概況1國(guó)內(nèi)風(fēng)車橋耦合振動(dòng)研究概況我國(guó)學(xué)者以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，分析了連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)在汽車荷載作用下的動(dòng)態(tài)性能，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬、討論了不同車速、車型情況下的橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化，以此分析出影響結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的主要因素。為簡(jiǎn)化分析的過(guò)程，在他們的

2、研究中將橋梁簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng)，略去了橋面和橫梁的約束，在計(jì)算中采用設(shè)計(jì)中常用的截面換算法，將鋼筋換算成混凝土，同時(shí)將截面折算成等面積的矩形，且僅考慮梁的彎曲振動(dòng)，而不計(jì)梁的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和剪切變形的效應(yīng)[4]。2005年，王解軍等采用2軸車輛分析模型與梁?jiǎn)卧?，建立了適應(yīng)于大跨橋梁車輛振動(dòng)計(jì)算的車橋耦合單元模型，基于功率譜密度函數(shù)生成隨機(jī)路面粗糙度，分析阻尼對(duì)行車荷載作用下橋梁振動(dòng)性能的影響。北方交通大學(xué)等研究了考慮車-橋-基礎(chǔ)相互作用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠性問(wèn)題橋梁結(jié)構(gòu)在多種隨機(jī)荷載作用下車橋系統(tǒng)動(dòng)力可靠性問(wèn)題、脈動(dòng)風(fēng)與列車荷載同時(shí)作用下橋梁的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，分析了地震荷

3、載對(duì)橋上列車運(yùn)行平穩(wěn)性的影響得到了許多有價(jià)值的結(jié)論。2國(guó)外風(fēng)車橋耦合振動(dòng)研究概況20世紀(jì)60；70年代西歐和日本開(kāi)始修建高速鐵路對(duì)橋梁動(dòng)力分析提出了更高的要求同時(shí)電子計(jì)算機(jī)的出以及有限元技術(shù)的發(fā)展使得車橋振動(dòng)研究具備了強(qiáng)有力的分析手段這極大地促進(jìn)了車橋耦合振動(dòng)研究的向前發(fā)展。美國(guó)伊利諾理工學(xué)院的K.H.Chu等人最早采用復(fù)雜的車輛模型來(lái)分析鐵路車橋系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)問(wèn)題即將機(jī)車車輛簡(jiǎn)化為由車體、前后轉(zhuǎn)向架、各輪對(duì)等部件組成各部件看成剛體在空間具有6個(gè)自由度之間通過(guò)彈簧與阻尼聯(lián)系起來(lái)[7]。以軌道橫向與豎向不平順為激勵(lì)源將整個(gè)車橋系統(tǒng)劃分成車輛與橋梁兩個(gè)子系統(tǒng)分別

4、建立車輛與橋梁的運(yùn)動(dòng)方程以輪軌相互作用將這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方程聯(lián)系起來(lái)K.H.Chu等人所建立的多剛體多自由度車輛分析模型得到了后來(lái)各國(guó)研究人員的廣泛采納對(duì)現(xiàn)代車橋振動(dòng)研究理論產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在此前后歐洲的法國(guó)、意大利、丹麥等國(guó)研究者也進(jìn)行了類似的甚至更深入的研究工作。G.Diana探討了大跨度懸索橋的列車走行問(wèn)題以及列車在已經(jīng)發(fā)生變形的大跨度懸索橋上運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)M.Olsson采用有限元-模態(tài)技術(shù)求解車橋動(dòng)力響應(yīng)Green和Cebon提出了在頻域內(nèi)求解分離的車橋系統(tǒng)方程的新方法，他們利用模態(tài)脈沖響應(yīng)函數(shù)與模態(tài)激擾力采用模態(tài)迭加法并結(jié)合FFT和IFFT技術(shù)來(lái)求解

5、橋梁的動(dòng)力響應(yīng)。Yeong-Binyang采用動(dòng)態(tài)凝聚法求解車橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。由于將所有與車體有關(guān)的自由度在單元級(jí)進(jìn)行凝聚使得計(jì)算效率大為提高,Bogaert采用簡(jiǎn)化的車輛模型,研究高速列車通過(guò)肋式拱橋的豎向振動(dòng)沖擊效應(yīng),并給出了沖擊系數(shù)的簡(jiǎn)化表達(dá)式。3.討論和感悟在這次的學(xué)習(xí)中，我深切的認(rèn)識(shí)到了車輛耦合振動(dòng)的發(fā)展前景和特點(diǎn)，更重要的是，通過(guò)這門(mén)課程，我們從單純的理論上的學(xué)習(xí)一步步地過(guò)渡到了產(chǎn)業(yè)以及在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。畢竟，我們即將畢業(yè)，也行有的同學(xué)會(huì)選擇繼續(xù)深造，很多的同學(xué)需要面向社會(huì)，步入工作崗位，而這門(mén)課程的開(kāi)設(shè)，正是為這樣的一種轉(zhuǎn)變而開(kāi)設(shè)的。并且，

6、老師豐富的授課內(nèi)容以及生動(dòng)的授課方式，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了這種過(guò)渡?？梢哉f(shuō)，這門(mén)課程就是學(xué)校中的虛擬工作實(shí)踐。