车桥耦合振动研究方法综述

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1、第9卷第14期2009年7月1671-1819(2009)14-4090-11科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo>9No-14July2009⑤2009Sci・Tech・Engng・交遹运输车桥耦合振动研究方法综述樊小虎吴红林(哈尔滨工•业大学交通科学与工程学院,哈尔滨150090)摘要回顾了在公路桥梁车桥耦合振动领域内的国内外研究成果，并分别就桥梁模型，车辆模型，路血不平整模型，耦合模型数值求解进行了研究综述.且就每一部分详细介绍了一种校为广泛应用的解决手段,同时针对斜拉桥振动模型这一特姝课题的分析理论做了简要说明。关键词车桥耦合斜拉桥桥血不

2、平整度动力模型中图法分类号U441.3;文献标志码A随着计算手段的改进及人们对这一问题的认识的不断加深，更加合理的计算模型也逐渐发展了出来，典型的有由Eui-SeunsHwang和AndrzejS.[15]Nowak在1991年提出的模型和山Ton-LoWang和DongzhouHuang1⑹在1992提出的模型。这时车辆的模型已经充分考虑了其自身的结构和振动特cMAOA11“4-."I,•D"性,就丰体、悬架及帝轮做了相应的模拟，同时把路1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouffrigntsreserved：nftp:7

3、7wV\.cnki.net随着国内施工手段和设备的发展，过去20年我国斜拉桥建设经历了一个繁荣期，无论是跨径，结构形式还是数虽都已在领跑世界⑴。但是关于斜拉桥的车桥耦合振动分析文献相对较少，所以进行这一领域的相关研究是很有意义的。结构如桥梁在动载荷作用下，会发生振动现象。当桥梁所受动载荷为一个质虽不可忽略的车辆时，即乍辆的惯性力引起的桥梁结构响应相比山静力引起的响应不可忽略时，桥梁与车辆间的耦合振动就值得关注和研究了。而这种耦合振动同时受到很多因素的影响，比如桥梁自身的结构特性:自振频率、振型和桥面铺装的平整度等，车辆的轴数、行驶速度及悬架系统的减震性能等，另外还有引桥桥而的平整度，桥头

4、伸缩缝的维护状况等关于车致桥梁的振动研究可追溯到1929年的2009年3月26U收到第一作者简介：樊小虎，研究生，哈工大桥隧匸程专业，研究方向:钢斜拉桥午桥耦合振动分析技术。ai:lfanxiaohu1985@gmailoom。JeiTcotf5%于动载荷作用下梁的振动的研究。早期的研究部把车辆简化为一移动的载荷，即当作一个移动常虽:力来考虑而忽略其惯性(1968,Tan和Shorf";1974,Tnioshenko181;1976,Warbuitofi91;1979,Sridharan和Ma咏1呵)。当车辆的质量相对桥梁结构非常小且桥面平整度较好吋，这样的简化研究方法还是很实用和简便的

5、。当车辆的惯性不可以忽略时，就需要使用改进的模型，于是就提出了移动质量模型(1979,Bte>as[11J;1987,Inbanatlian和Weland1121;1989,Akhi和MoftT」)。然而这一模型在反映示桥耦合性质上仍然是不完善的，在林海，等[UJ对早期的解析分析理论做的评述里有更详细的介绍。合系统的自由茂製和减少计算量;把系眾分为—.口A11.；©1994-201ICrunaAcademicjournalElectronicPublisningHouse.Allrigjitsreserved.面平整度在车桥耦合振动中的影响也利川功率谱密度法做了模拟。不同于Hwang把桥梁

6、用等截而梁来处理,Ton-LoWand⑹在具对斜拉桥的研究中，采用平面杆系模型来建立桥梁有限元模型，并分析了不同车速下，不同路而等级下桥梁的动力响应。Yeong-BinYang,etat"旳利用车桥耦合元这一概念提出了动力缩减法(DynaniicCondcnsationMethod),从而提高了计算效率，并非常适用于模拟多布双向不同速过桥情况。同吋还通过实例验证了该法的可靠性。[19.20JGH.Tan用二维格排梁模型来模拟桥梁的纵向主梁及横向隔板与桥血板，并计入了桥梁的扭曲和塑性屈服效应；提出了改进的7自由度(DOF)二轴乍辆的三维模型；但其缺点在于没有考虑车辆不对称过桥时，结构的响应。

7、Xu和Gu°i^在前人的研究基础上，评价了某座斜拉桥在风力作川下的车桥路耦合系统的安全性；桥梁采用三维有限元模型來模拟，并假定车辆在过桥时保持其车轮不脱离桥面或发生跳车现彖且不会发生横向滑行；最后由Wilson-0法求解车・桥路风耦合振动方程。[22]LeslawKwasntwski完全利用实体仿真模型分析了佛罗里达州某三跨简支梁桥的千桥耦合振动；并对实桥进行了静动力测试，试验结果用来校核和修正模型;发现数值分析的结果同