基于车桥耦合振动的大跨度斜拉桥冲击系数研究

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1、第40卷，第6期公路工程Vo1．40，No．62015年12月HighwayEngineeringDec．，2015基于车桥耦合振动的大跨度斜拉桥冲击系数研究王贵春，陈卫丽(1．郑州大学土木工程学院，河南郑州450001；2．河南省建筑科学研究院有限公司，河南郑州450001)[摘要]考虑车辆荷载对桥梁结构的冲击作用是现代桥梁设计中的重要内容之一。为了研究桥梁结构在车桥耦合振动情况下所受到的冲击效应，以润扬长江大桥北汉桥主桥为例进行了分析。分别利用有限元法和动力平衡原理建立了桥梁结构动力分析模型和车辆的多刚体动力学模型。以桥面不平顺为激振源，借助于车辆和桥梁两个子系统之间力和位移的协调条件

2、，用Newmark—p法求解车桥系统的振动微分方程，分析桥梁结构的动力响应和冲击系数。计算结果表明，桥面不平顺对桥梁冲击系数有明显的影响，车速的增加使剪力冲击系数显著增大，车重的增加使各种冲击系数均有所降低，车辆运行路线与桥梁中心线距离的增大使扭矩冲击系数增加。[关键词]斜拉桥；有限元法；车桥耦合振动；冲击系数[中图分类号]u448．27[文献标识码]A[文章编号】1674—0610(2015)O6—0l19一O6TheStudyontheImpactFactor’ofHighwayCable-stayedBridgewithLongSpanontheBasisofVehicle-brid

3、geCoupledVibrationWANGGuichun，CHENWeili(1．SchoolofCivilEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，Henan450001，China；2．HenanProvinceArchitectureScienceInstituteCooperationLtd．，Zhengzhou，Henan450001，China)[Abstract]Itisimportantcontenttoconsidertheeffectsofvehicleontheimpactfactorofbridgestructureinm

4、odernbridgedesign．ThenorthbranchbridgeofRun-YangYangtzeRiverbridgeistakenasanexampletoinvestigatetheimpacteffectstowhichthebridgestructureissubjectedundertheconditionofvehicle-bridgecoupledvibration．Thedynamicanalyticalmodelofbridgestructureandmulti—rigid·bodydynamicmodelarerespectivelyestablished

5、accordingtofiniteelementmethodanddynamicequilib—riumprinciple．Thebridgesurfaceroughnessistakenasexcitationsourceandtheconditionsofdisplace—mentandforcecompatibilitybetweenvehicleandbridgesubsystemsareusedduringcalculation．TheNe—wmark—Bmethodisusedtosolvethedifferentialequationsofthetwosubsystemsan

6、dthedynamicrespon-sesofandimpactfactorstothebridgestructurearecalculated．Theresultscalculatedindicatethatthebridgesurfaceroughnesshassignificanteffectonthebridgeimpactfactors；theincrementofvehicleveloc—itymakestheimpactfactorofshearforcesignificantlyincrease；theincrementofvehicleweightmakesallimpa

7、ctfactorsslightlydecrease；theincrementofthedistancebetweenvehiclemovingrouteandbridgecenterlinemakestheimpactfactoroftorsionalmomentincrease．[Keywords]cable—stayedbridge；finiteelementmethod；vehicle·bridgecoupledv