基于桥面不平顺的车桥耦合振动分析-论文.pdf

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1、第39卷，第4期公路工程Vo1．39，No．42014年8月HighwayEngineeringAug．，2014基于桥面不平顺的车桥耦合振动分析李武生，王贵春‘(1．郑州大学土木工程学院，河南郑州450001；2．核工业第五研究设计院，河南郑州450002)[摘要】把车辆和桥梁结构看成相互作用的两个子系统，分别建立二者的力学模型和振动微分方程。在求解过程中，通过位移协调条件和两个子系统间相互作用力相等的原则把两个子系统的振动微分方程耦合起来。利用有限元分析软件ANYSYS的二次开发语言APDL编写了求解车桥系统耦合振动微分方程的迭代计算命令流。以桥面不平顺为激振

2、源，分析了主跨为550nl的福建长门大桥当多车辆通过时在各级桥面不平顺情况下的动力响应。计算结果表明，随着桥面不平顺程度的增加，桥梁结构和车体的动力响应均呈非线性增大，其中桥梁主跨跨中位移、主跨最外侧拉索应力和车辆加速度变化显著。[关键词]斜拉桥；有限元法；桥面不平顺；车桥耦合振动[中图分类号】U441．3[文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2014)04—0098—05TheAnalysisonVehicle··bridgeCoupledVibrationDuetoBridgePavementSurfaceRoughnessLIWusheng一．WA

3、NGGuichun。(1．SchoolofCivilEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，Henan450001，China；2．TheFifthResearchandDesignInstituteofNuclearIndustry，Zhengzhou，Henan450002，China)[Abstract]Thevehicleandbridgestructurearetakenastwointeractivesubsystems，andtheme．chanicsmodelandvibrationdifferentia

4、lequationsofthemarerespectivelyestablished．Duringcalcula—tion，thedifferentialequationsoftwosubsystemsarecoupledbytheconditionsofgeometriccompatibilityandtheprinciplethattheinteractiveforcesbetweenthetwosubsystemsareequivalent．Theiterativecal—culationcommandstreamtosolvecoupledvibratio

5、ndiferentialequationsofvehicle·-bridgesystemiscom-piledbyAPDLlanguageforsecondarydevelopmentinfiniteelementanalyzingsoftwareANSYS．TheroadroughnessistakenasexcitationsourceandthedynamicresponsesofFujianChangmencable·stayedbridgewithmainspanof500mareanalyzedunderroadsurfaceroughnessfore

6、achgradewhenmultiplevehiclespassthebridge．Theresultscalculatedindicatethatthedynamicresponsesofbothbridgestruc-tureandvehiclenonlinearlyincreasewiththeincrementofbridgepavementsurfaceroughness．Thevaria-tionofdisplacementatmidpointofmainspan，thestressoftheoutermostcableinmainspanandveh

7、icleaccelerationissignificant．[Keywords]cable—stayedbridge；finiteelementmethod；bridgepavementsurfaceroughness；ve．hicle-bridgecoupledvibration动情况下车辆和桥梁结构的竖向动力响应，并进行0前言了反应谱分析。C．S．Cai等利用车桥耦合振动三车辆以某一速度通过桥梁时，受桥面不平顺的维模型研究了周围条件对车辆引起的板一梁桥动力影响，车辆与桥梁均产生振动，两者的动力相互作响应的影响，并通过试验对理论分析方法进行了验用，构成了车桥系统

8、的耦合振动