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基于匀速跑车试验时轿梁反应与评价

赵金侠  
【摘要】:随着交通事业的迅猛发展,在公路与城市道路上,汽车车辆的载重及运行速度不断提高,同时,高强材料的使用致使桥梁结构日趋轻薄长细化,桥梁结构所承受的活载增加,恒载占总荷载的比例减少。因此,车辆荷载对桥梁的动力作用问题越来越为工程界所关注。 移动荷载作用下的车桥耦合振动问题是铁路桥梁和公路桥梁中十分重要的研究课题,在过去的100年里,对于移动荷载问题,人们已经做了大量的工作。但当考虑移动荷载质量影响时,系统的运动方程将是相互耦合的时变微分方程组,只能用数值方法进行求解,给问题的求解与研究带来很大的困难。已有的研究为了方便问题的求解,对移动荷载的车辆模型和桥梁模型都进行了很多的简化,采用精度不是很高的逐步积分法来对系统运动微分方程组进行数值求解,但在实际的程序实现后,问题求解的耗时仍然很久,不利于实际的科学研究及工程应用。 车桥耦合振动分析的困难在于寻找一种能处理车桥运动耦合的方法。因此本文首先综述桥梁车辆振动问题的研究概况,介绍了现有计算车—桥耦合振动的几种典型理论,并提出了一个模拟桥梁—车辆相互作用的分析模型:将车辆模拟成具有7个自由度的模型,包括质心竖向位移、前后转动和侧向转动,以及每个轮子各有一个竖向自由度,推广了桥梁的非线性静力格排模型,建立车—桥耦合振动的整体运动方程,忽略路面不平顺的影响。接着以孔湾特大桥为研究对象,应用ANSYS大型通用有限元分析软件建立车—桥系统模型,基于匀速跑车试验时的桥梁反应进行分析研究,用ANSYS软件计算分析孔湾特大桥自振频率,动挠度并与试验结果进行比较,并给出了大量图形化的值结果,有助于对车桥复杂振动过程中的理解和认识。


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