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跳车冲击下车桥耦合振动参数影响性分析

应用力学学报 2023年

作者：李雪峰张智越肖润生安徽省七星工程测试有限公司合肥工业大学土木与水利工程学院

文章研究车辆在不同参数影响下发生跳车，对桥梁车桥耦合响应的影响。以三跨变截面连续梁桥为研究对象，将变截面梁划分为有限个微段，进行受力分析得出桥梁振动方程；并选用1/4车辆模型，运用达朗贝尔原理建立车辆的振动方程；再联立... 详细信息

文章研究车辆在不同参数影响下发生跳车，对桥梁车桥耦合响应的影响。以三跨变截面连续梁桥为研究对象，将变截面梁划分为有限个微段，进行受力分析得出桥梁振动方程；并选用1/4车辆模型，运用达朗贝尔原理建立车辆的振动方程；再联立计算得到车桥耦合振动方程，借助Newmark-β法求解车桥耦合方程。结果表明：不考虑几何非线性后，跳车冲击作用下，悬架及轮胎系统的刚度对桥梁的位移响应没有明显影响；并非车辆速度越快车桥耦合位移响应就越明显；车重对车桥耦合响应有显著影响，车辆越重，桥梁位移响应越剧烈。

关键词：跳车冲击车桥耦合参数影响性连续梁桥几何非线性

跳车冲击作用下连续梁桥车桥耦合振动响应分析

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跳车冲击作用下连续梁桥车桥耦合振动响应分析

作者：肖润生合肥工业大学

学位级别：硕士

随着现代交通与物流业的发展,车辆日益增加,车辆在桥梁上行驶,是一种耦合作用的过程,但随着桥梁的老旧,会出现较大的路面不平整度和路面障碍物,车辆在不平整的路面上行驶会让车桥间的耦合作用复杂化,当车辆遇到路面障碍物会时发生跳车现... 详细信息

随着现代交通与物流业的发展,车辆日益增加,车辆在桥梁上行驶,是一种耦合作用的过程,但随着桥梁的老旧,会出现较大的路面不平整度和路面障碍物,车辆在不平整的路面上行驶会让车桥间的耦合作用复杂化,当车辆遇到路面障碍物会时发生跳车现象,跳车冲击下会进一步加剧桥梁的振动,关于跳车冲击下车桥耦合振动的研究,目前大多都是基于简单的梁或简支梁来研究,显然不能满足现代桥梁发展的要求,因此本文基于变截面连续梁桥展开研究。首先建立车辆的1/4模型,运用结构动力学知识进行理论分析,得出车辆的振动平衡方程,后考虑桥梁几何非线性因素,建立了桥梁振动平衡方程,将二者联立得到适用于本文计算的车桥耦合振动平衡方程。然后描述了冲击力随时间的作用规律,确定跳车时间分段,运用能量守恒原理推导出了冲击力峰值与冲击系数的计算公式,后又描述了在冲击阶段和冲击回稳阶段,冲击力随时间的变化公式。推导出每个跳车时间段的车桥耦合振动方程,得到了跳车冲击过程中的车桥耦合振动方程,并选用适用于本文计算的Newmark-β法对车桥耦合方程进行数值求解。介绍适用于本文计算的路面不平整表达方法,运用Matlab编程模拟A、B、C、D级路面不平整度。计算了在不同路面等级下桥梁的竖向位移响应,随着路面不平整度的提高,桥梁的竖向位移曲线抖动的越厉害,位移幅值也随之增大。后研究车辆遇到障碍物发生跳车的情况,计算出不同跳车高度下车桥耦合振动响应,结果表明:随着跳车高度的增加,跨中位移峰值随之增加;不同跨跨中发生跳车,发生跳车跨位移峰值最大,离跳车跨越远,峰值越小,峰值出现的时刻并不遵循此规律;综合考虑车轮和悬架刚度来看,其对跳车作用下桥梁的响应影响并不明显;B级路面,车速20m/s附近,存在一个或数个由速度控制的共振点,该工况下发生跳车,位移峰值达到最大;不同车重下车桥耦合振动响应,随着车重的增加,位移响应随之变大,跨中位移峰值与车重近似成线性增加。本文针对考虑桥梁几何非线性的问题进行了相关研究,研究了考虑与忽略桥梁几何非线性时第一跨和中跨跨中位移响应,研究表明,相较于忽略桥梁几何非线性,考虑桥梁几何非线性情况下的跨中位移整体上略小,且差异化主要表现在车辆行驶到中跨跨中附近,在跳车冲击作用下,这种差异具有显著的增加。

关键词：连续梁桥车桥耦合跳车冲击路面不平整几何非线性

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跳车冲击作用下的桥梁动力响应研究

跳车冲击作用下的桥梁动力响应研究

作者：周子骥西南交通大学

学位级别：硕士

20余年来,我国公路交通建设迅猛发展,各类桥梁工程不断延伸。鉴于既有桥梁行车作用下安全服役的重要性,以及新建桥梁不断提升优良力学性能的设计与施工探索性实践,车桥耦合动力学一直是国内外学者着力关注的研究领域。跳车冲击现象对桥... 详细信息

20余年来,我国公路交通建设迅猛发展,各类桥梁工程不断延伸。鉴于既有桥梁行车作用下安全服役的重要性,以及新建桥梁不断提升优良力学性能的设计与施工探索性实践,车桥耦合动力学一直是国内外学者着力关注的研究领域。跳车冲击现象对桥梁动力响应有较大影响,是车桥耦合动力学研究的重要方面。论文关注车桥耦合接触作用的线性和非线性问题,对跳车作用几种典型作用状态和影响因素下的桥梁动力响应进行了较为系统的分析和研究。主要工作如下:(1)在参考和对比分析车桥耦合动力学前人研究的模型和方法基础上,建立了能够满足计算时效性、保证计算精度的车桥耦合动力学新型模型。该计算分析模型针对车桥作用下的桥梁动力响应问题,强调充分考虑跳车全过程的细节研究与分析。(2)基于车桥耦合动力学系统的线性动力学方程组描述,通过Newmark-?积分方法,分别计算和分析了跳车作用中不同跳高、不同车速、不同桥面平顺度以及不同桥梁结构阻尼等典型状态和因素影响下的桥梁跨中位移响应,得到了桥梁动力响应的表现规律与特征。(3)考虑车桥基于车辆轮胎接触作用的实际非线性,通过胎压非线性模拟、基于泰勒展开的车桥接车刚度拟合、车桥耦合非线性动力学方程的改进与建立、“新型预测-校正积分”数值求解方法的引用等工作,对不同跳车高度、位置和车速情形下的桥梁动力学响应进行了计算分析,与车桥耦合作用线性方程描述对照,得到了一些具有探讨意义的结果和结论。

关键词：车桥耦合动力学跳车冲击桥梁动力响应车桥接触非线性

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跳车冲击过程中的桥梁动态位移响应分析

噪声与振动控制 2018年第2期38卷 133-137页

作者：周子骥高芳清米聪聪西南交通大学力学与工程学院成都610031

以1/4简构车辆和含阻尼简支梁桥为对象,建立可描述跳车冲击过程的车桥耦合振动分析模型。采用Newmark-β积分法获得车桥耦合系统振动响应的数值解。在不同高度、不同跳车位置以及不同车速等工况下,重点讨论跳车冲击过程中桥梁竖向动态... 详细信息

以1/4简构车辆和含阻尼简支梁桥为对象,建立可描述跳车冲击过程的车桥耦合振动分析模型。采用Newmark-β积分法获得车桥耦合系统振动响应的数值解。在不同高度、不同跳车位置以及不同车速等工况下,重点讨论跳车冲击过程中桥梁竖向动态位移响应的表现特征。数值分析表明:在文中考虑的跳车冲击工况下,桥梁竖向动态位移存在显著差异;不同跳车高度对动态位移峰值影响很小;不同跳车位置时的竖向动态位移表现各有不同,靠近跨中处,在桥梁前半跨发生跳车冲击对桥梁竖向动态位移值的影响明显大于后半跨,远离跨中处,桥梁前半跨动态位移值与后半跨相近,且最大竖向动态位移表现出滞后特征;不同车速对桥梁竖向位移值影响不同。

关键词：振动与波车桥耦合振动跳车冲击竖向动态位移跳车高度

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考虑车桥接触非线性因素的桥梁动力响应研究

噪声与振动控制 2019年第6期39卷 153-158页

作者：周子骥高芳清西南交通大学力学与工程学院成都610031 西南交通大学应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

以简构车辆和简支梁桥为研究对象,重点考虑车桥耦合作用时轮胎所致非线性情况。通过轮胎的有限元模拟、新型车桥耦合动力学模型的建立、“新型预测-校正积分”数值求解方法的引用等对不同跳车高度和车速工况下桥梁动力学响应问题进行探... 详细信息

以简构车辆和简支梁桥为研究对象,重点考虑车桥耦合作用时轮胎所致非线性情况。通过轮胎的有限元模拟、新型车桥耦合动力学模型的建立、“新型预测-校正积分”数值求解方法的引用等对不同跳车高度和车速工况下桥梁动力学响应问题进行探讨,并与车桥线性耦合接触作用情况作比较。数值分析表明:车桥接触非线性与线性两种情况下桥梁竖向动态位移存在显著差异。考虑车桥接触非线性会增大跳车冲击过程中桥梁跨中最大竖向位移值;车辆未发生跳车状态时,接触非线性与线性对桥梁竖向位移值影响差异不明显,而发生跳车状况时,接触非线性对桥梁竖向位移值影响与接触线性相比差异明显。

关键词：振动与波车桥耦合作用接触非线性跳车冲击竖向动态位移

采用弹性波理论计算分析的连续梁桥车辆冲击试验

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平顶山工学院学报 2008年第3期17卷 58-61页

作者：吴文豪龙岩市汇豪工程设计有限公司福建龙岩364000

经典的绕射理论用克希霍夫法和平面波的角谱对波遇到障碍时进行求解。为了求解连续的Timoshenko梁中波在相邻跨间的传播,本文在波的绕射理论基础上,假设存在一脉冲点源产生的场在梁支座处绕射后继续沿梁轴方向传播下去的方法来分析。并... 详细信息

经典的绕射理论用克希霍夫法和平面波的角谱对波遇到障碍时进行求解。为了求解连续的Timoshenko梁中波在相邻跨间的传播,本文在波的绕射理论基础上,假设存在一脉冲点源产生的场在梁支座处绕射后继续沿梁轴方向传播下去的方法来分析。并对有阻尼的连续梁中的波动进行了深入的分析。在某连续梁桥跳车试验中,应用这种方法计算在跳车冲击作用下,典型测点处的脉冲挠度为1.57mm,而相应实测值为1.58mm,说明这种分析方法可行的。

关键词：弹性波绕射连续梁跳车冲击