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随机车流下的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动研究

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土木工程学报 2008年第9期41卷 97-102页

作者：韩万水陈艾荣长安大学陕西西安710064 同济大学上海200092

在交通荷载观测及统计分析的基础上,获得交通状况的代表性数据,对记录的车型、车重、车距和车速进行统计,在此基础上进行随机车流模拟,编制随机车流模拟程序RTF(Random Traffic Flow),程序中首次全面引入车型、车重、车距和车速4个参数... 详细信息

在交通荷载观测及统计分析的基础上,获得交通状况的代表性数据,对记录的车型、车重、车距和车速进行统计,在此基础上进行随机车流模拟,编制随机车流模拟程序RTF(Random Traffic Flow),程序中首次全面引入车型、车重、车距和车速4个参数;建立可以考虑任意车辆数目、不同车道以及车辆相向行驶功能的随机车流下的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析框架,编制相应的分析模块RTFWVB(Wind-Vehicle-Bridge system analysis)。以杭州湾跨海大桥为工程实例,详细研究密集、稀疏运营状态,车流单向、相向行驶以及侧风与车辆移动荷载对桥梁关键部位动力响应的影响。分析表明:密集运营状态下桥梁动力响应明显大于一般运营状态下的相应值;车流方向对桥梁振动影响不大;密集运营状态下车辆移动荷载主要决定桥梁动力响应的均值,而侧风主要影响桥梁动力响应的脉动部分,风速越大波动越显著。

关键词：交通荷载观测随机车流风-汽车-桥梁系统动力响应车流方向

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风—汽车—桥梁系统耦合振动初步研究

风—汽车—桥梁系统耦合振动初步研究

作者：程烨西南交通大学

学位级别：硕士

山区进行公路建设要经常跨越河流、沟谷,致使高墩大跨桥梁的修建日益增多,由于山口的“狭管效应”和“放大效应”,即使平坦地区的风速很小,山口峡谷区的风速也很大,并且随着桥梁跨度的不断增加,桥梁的长细化使其刚度和阻尼不断下降,导... 详细信息

山区进行公路建设要经常跨越河流、沟谷,致使高墩大跨桥梁的修建日益增多,由于山口的“狭管效应”和“放大效应”,即使平坦地区的风速很小,山口峡谷区的风速也很大,并且随着桥梁跨度的不断增加,桥梁的长细化使其刚度和阻尼不断下降,导致结构对风的敏感性不断增加,同时在强风作用下,车辆行驶于桥梁上的舒适性和安全性问题是一个非常值得研究的科学问题,所以风-汽车-桥梁空间耦合振动研究具有非常重要的理论和实用价值。本课题针对大跨度连续刚构桥夹溪大桥,研究其在侧向风荷载和移动车辆荷载作用下的风-汽车-桥梁系统耦合振动响应。本文主要研究内容如下： 1、通过程序计算和结果比较,分别分析了匀速移动常量力、匀速移动简谐力、移动质量和移动簧上质量等作用下简支梁桥的车桥耦合振动现象和机理。 2、运用谐波合成法模拟了桥址处脉动风场,利用流体软件fluent模拟了主梁若干特征截面的三分力系数,建立了13个自由度的两轴空间整车模型和车辆运动方程,模拟了路面粗糙度样本,编制了风-汽车系统相互作用分析程序,获取了侧风作用下行驶在路面上车辆的舒适性以及研究了路面等级、风速和车速对行车舒适性的影响。 3、将车桥系统以车轮和桥面接触点为界,分成车辆和桥梁两个子系统,引入了车轮和桥面接触处的位移协调条件和车桥相互作用力的平衡关系,然后分别建立了车辆与桥梁的运动方程;采用分离迭代法编制了车桥系统空间耦合振动分析程序。 4、建立了侧风作用下的车桥系统耦合振动分析模型,对比了桥梁不受侧风和受侧风情况下行驶与桥梁上的车辆的影响,研究了车速、风速和路面等级对车辆的影响,最后进行了侧风、车辆移动荷载对桥梁响应的影响研究。

关键词：脉动风场三分力系数路面粗糙度汽车-桥梁系统风-汽车-桥梁系统

风环境下大跨度斜拉桥上的车辆驾驶舒适性评价

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中国公路学报 2008年第2期21卷 54-60页

作者：韩万水陈艾荣长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 同济大学桥梁工程系上海200092

建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系。在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风... 详细信息

建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系。在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合分析模型,该模型可以预测风环境下桥梁上通行车辆的行驶安全性及驾驶舒适性;建立了车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法,并采用ISO 2631-1—1997标准对不同路面粗糙度下行驶于杭州湾跨海大桥的车辆驾驶舒适性进行了评价。评价结果表明:路况越差,车辆的驾驶舒适性越差,且所计算工况下车辆的竖向和侧向驾驶舒适性均满足ISO 2631-1—1997标准。

关键词：桥梁工程风-汽车-桥梁系统 1/3倍频带分析驾驶舒适性评价路面粗糙度

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侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

土木工程学报 2008年第4期41卷 55-60页

作者：韩万水陈艾荣长安大学陕西西安710064 同济大学上海200092

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作... 详细信息

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(Wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System)。建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法。研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响。研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性。

关键词：风-汽车-桥梁系统侧风桥梁振动驾驶舒适度

风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆安全评价及影响因素研究

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空气动力学学报 2008年第4期26卷 466-472页

作者：韩万水陈艾荣长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 同济大学桥梁工程系上海200092

建立了风环境下行驶于振荡桥梁上的车辆受到侧向突发阵风时的车辆安全性分析方法。定义了包括侧翻、侧滑和偏转在内的三种风致车辆事故。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出了能够考虑桥... 详细信息

建立了风环境下行驶于振荡桥梁上的车辆受到侧向突发阵风时的车辆安全性分析方法。定义了包括侧翻、侧滑和偏转在内的三种风致车辆事故。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车—桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风—汽车—桥梁系统空间耦合分析模型,编制了相应的分析程序。以杭州湾跨海大桥为工程实例,运用所编制的程序研究了路面粗糙度、风速以及干、湿、雪、冰路面状况对行驶于桥梁上的车辆安全性的影响,给出了典型车辆在桥梁上发生事故的临界风速,并与车辆行驶于路面上的相应值进行了对比;对比表明:振荡的桥梁会降低车辆发生事故的临界风速。

关键词：风-汽车-桥梁系统侧向突发阵风风致车辆事故安全评价临界风速

基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

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中国公路学报 2010年第2期23卷 43-49页

作者：韩万水马麟院素静陈艾荣刘健新长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 同济大学桥梁工程系上海200092

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析... 详细信息

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。

关键词：桥梁工程风-汽车-桥梁系统概率性分析桥面局部风环境风速风向联合分布车辆事故

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基于流固耦合的行车临界风速研究

公路交通科技 2019年第3期36卷 144-151页

作者：周记国张敏江薛晓锋沈阳建筑大学交通工程学院辽宁沈阳110168 白城师范学院土木工程学院吉林白城137000 长安大学公路学院陕西西安710064

为了研究风-车-桥耦合系统中车-桥系统的振动特性及车辆行车安全特性,得到车辆在大跨度桥梁上行驶时车辆的安全行驶临界风速,对车辆通过大跨斜拉桥时车辆的气动特性、车-桥系统的振动特性及车辆的行车安全特性进行研究。研究风荷载作用... 详细信息

为了研究风-车-桥耦合系统中车-桥系统的振动特性及车辆行车安全特性,得到车辆在大跨度桥梁上行驶时车辆的安全行驶临界风速,对车辆通过大跨斜拉桥时车辆的气动特性、车-桥系统的振动特性及车辆的行车安全特性进行研究。研究风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时车辆的行车安全临界风速,分析车辆行驶速度、路面状况及风偏角对车辆行驶安全临界风速的影响。车-桥系统的耦合振动会导致车-桥系统周围风场的特性发生变化,风场的变化会导致下一时刻车-桥系统的受力状态发生改变。考虑车辆运动及车-桥系统的振动与车-桥周围风场的相互影响,基于双向流固耦合数值模拟,建立风-汽车-桥梁空间耦合振动数值分析模型。通过风-车-桥耦合系统三维数值分析,得到了风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时不同状况下车辆的倾覆及侧滑临界风速。结果表明:基于双向流固耦合数值分析能够较精确地模拟风-车-桥耦合振动系统;风荷载作用下车辆在桥上行驶时,车辆的振动特性主要由汽车-桥梁系统决定,车-桥系统的振动特性受自然风荷载影响;侧向风荷载作用下车辆的倾覆力矩系数及侧向力系数并不一定为最大值,车辆在大跨径桥上行驶受侧向风荷载作用并不一定为行车安全分析的最不利状况。

关键词：交通工程行车安全数值模拟风-汽车-桥梁系统气动特性

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侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究