斜拉桥车桥耦合振动对冲击系数的影响分析

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1、公路交通技术2015年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug．2015No．4DOI：10．13607／j．cnki．gljt．2015．04．018斜拉桥车桥耦合振动对冲击系数的影响分析李帅，任辉(1．重庆市江南城市建设资产经营管理有限公司，重庆400060；2．重庆市南岸区建设工程质量监督站，重庆400060)摘要：通过车桥耦合振动分析，探讨路面不平整度、车辆行驶速度对双层斜拉桥位移和车辆冲击系数的影响，同时按照JTG1)60-2004(Cv路桥涵设计通用规范》计算出该类双层斜拉

2、桥的冲击系数，并对其合理性予以验证。关键词：斜拉桥；有限元；车桥耦合振动；桥面不平整度文章编号：1009—6477《2015)04—0087—04中图分类号：U448．27文献标识码：AAnalysisofInfluencesofCouplingVibrationofVehiclesandBridgesonImpactCoeficientLIShuai。RENHuiAbstract：Basedonanalysisforcouplingvibrationofvehiclesandbridges，thispaperprobes

3、intoinfluencesofroughnessofpavementanddrivingspeedofvehiclesondisplacementofdouble——layercable—stayedbridgesandimpactcoeficientofvehicles，andmeanwhilecalculatesimpactcoeficientofsuchdouble—layercable—stayedbridgesinaccordancewithJTGD60—2004”GeneralSpecificationfor

4、Design0fHighwayBridgesandCulverts”andverifiesitsreasonability．Keywords：cable—stayedbridge；finiteelement；couplingvibrationofvehiclesandbridges；roughnessofbridgedeck随着桥梁跨径不断增大，斜拉桥逐渐向轻型用经APDL语言2次开发的Ansys有限元软件进行化、柔性化方向发展，其结构振动效应也更加突车桥耦合振动数值分析，探讨车辆行驶速度、路面不出。在车辆荷载作用下，车辆

5、与桥梁结构产生相平整度对桥梁位移和冲击系数的影响。互影响、相互制约的振动，其应力和位移也比相同静荷载作用下大¨J。按照现行桥梁设计规范，车1车辆振动方程辆动荷载以冲击系数形式考虑，冲击系数的大小在满足工程分析要求的前提下进行车桥耦合振除与桥梁类型、跨径等因素有关外，车辆行驶速动分析时，可将车辆模型简化为由车身、悬挂系统和度、桥面不平整度也会对车桥作用产生影响。同轮胎组成。车身视为刚性体，其质量集中在质心，悬时，车桥耦合振动还可能使结构局部构件产生疲挂装置和轮胎均由弹簧和阻尼器组成。车辆采用常劳，降低其强度和稳定性，尤其是动

6、荷载频率和结见的双轴模型，如图1所示，其共有6个自由度(包构自振频率接近时，产生的共振将加剧车桥动力含车身沉浮、点头，前后轮竖向位移，前后轮与路面响应，造成严重后果。接触点位移)j。车桥耦合振动是个比较复杂的课题，受很多随机因素的影响，且其力学模型的建立也较复杂。早期各类车桥耦合振动研究一般采用近似方法，但计算机技术的普及致使利用解析法、迭代法、模态综合法等进行车桥耦合振动分析成为可能口]。本文采图1车辆模型收稿日期：2015—01—23作者简介：李帅(1973一)，男，湖南省邵阳市人，博士研究生，高工公路交通技术2015

7、车辆各自由度的振动微分方程写成如下矩阵程，用矩阵表示为：形式：{){)+{C){6)+{){6)=tF)(7)g[】越+[C】吐+[KI={F)(1)式中：【][KI[c】分别为桥梁结构的质量、阻尼和刚度矩阵、6分别为桥梁结构的位移、速度、O0O乞j_G一一【】=(2)加速度向量；表示荷载向量，即车辆对桥梁的作。G00o用力[。00O车轮对桥梁作用力F包含2个部分：轮底接触一clG一点的动力作用和车辆静力作用，根据d00一cl【cJ=Alembe~原理可求出车辆对桥梁的作用力为：c1+G=g+g++0(3)，+M-+—S—

8、—一c5一．s+一【KI=FaM2g++一—一K+／(30J1一50+一+M茗(8)(4)式中：为车身在质心方向的角位移；20为车辆竖{F){O0C321+K3z1C422+K．z2)向加速度向量；、分别为后轮、前轮接触点的竖(5)向加速度。式中：【】、【、【c】分别为车辆运动方程的质假设路面与车轮的接