汽车制动作用下不同截面形式简支梁桥的冲击系数研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
速运 动 ， 导致 桥梁 的 响应 明显 大 于 匀速 行 驶 情 况 ， 产
砬
菇
生的冲击系数可能会超过规范值 Ｊ 。因此在 车 一 桥
耦合 振 动 的研 究 中 考 虑 汽 车 制 动 的影 响 是 很 有 必
要的。
盛
— —
．
图１ 三轴 车辆 模 型 （ ２ ０ ０ ８ ） 对汽车变速行驶时的车 一桥耦合振动问题 １ ． ２ 桥 梁模 型 进行 了相关研究 ， 但在他们这些研究 中， 桥梁均被简 本文 共选 用 四 座混 凝 土 简 支 梁 桥 ： 跨径 为 ２ ０ ｍ、 化为 简支 梁 ， 无 法 考 查 不 同截 面形 式 梁 桥 在 汽 车 变 ３ ０ ｍ 的 Ｔ梁 桥和箱 梁 桥各两 座 。 速行 驶下 桥梁 的真 实 响应 。 表 １为此 四座梁 桥 的基本 信息 ， 两种 简支 梁桥 的 基 于此 ， 本 文应 用 三 维 有 限 元 车 桥 模 型 来 研 究 截 面形式 以及 车辆 在桥 上 的加载 位置 如 图 ２所 示 ， 其 汽车 制动对 桥 梁 的 冲击 作 用 。计 算 了 常见 的 Ｔ形 截 中车辆沿 车道 ２正 中行驶 。 面和箱 形截 面混凝 土 简 支梁 桥 在 一辆 典 型三 轴 重 车 表１ 四座桥 的基 本参 数 制动 作用 下 的冲击 系 数 ， 分别 研 究 了刹 车 位 置 、 减 速
第２ ２卷 第 ３期
２ ０ １ ７年 ６月
新
余
学
院
学
报
Ｖｏ １ ． ２ ２， ＮＯ ． ３
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ Ｎ ＹＵ Ｕ ＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７
汽车制动 作用下不同 截面 形式简支梁桥的 冲 击系 数 研究
● 王
（ 宿州学院
Ｍｕ ｌ ｃ ａ ｈ ｙ（１ ９ ８ ３ ） Ｊ 、彭 献 （ ２ ０ ０ ６） Ｊ 、 方 志 等
度、 速度 、 路 面粗糙度等几个重要 因素对 冲击系数 的 影 响规 律 ， 并 将 所 获得 的 冲 击 系 数 与 我 国规 范 值 进 行 了对 比 ， 得 出 的一 些 主要 结 论 可 为 实 际桥 梁 评 估
关键词 ： 汽车制动 ； 三 维 车桥 模 型 ； 不 同截 面 ； 冲 击 系数 中图 分 类 号 ： Ｕ ４ ４ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５—３ ０ ５ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３— ０ ０ ２ ７—０ ４
本文选用的典型三轴车辆模型总重 ３ ２ ． ６ ３吨， 共 １个 自由度 ， 图 １为 车辆模 型示 意 图ｍ］ 。 的一 项重 要 内容 ， 国内外 学 者 已进 行 了大 量 的研 究 ， １ 但 大多数 局 限 于 匀 速运 动 － ４ ｊ 。我 国桥 梁 设 计 通 用
载对桥梁的冲击效应的系数 。通常被定义为 ：
Ｉ Ｍ
， ｔ ｍ￣ ： Ｙ ＝ — — 一 １ ｙ ｍ
— — 一
（ ４ ）
式中： 图２ 桥的横截面及车辆加载位置 ： （ ａ ） Ｔ梁桥 ； （ ｂ ） 箱梁
１ ． ３ 路 面不平 整度 的模 拟
和Ｙ 一 分别 为 车辆 荷载 过桥 时桥 梁 的
作者简 介 ： 王芳 （ １ ９ ８ ９一） ， 女， 安徽宿州人 ， 助教 ， 硕士 。
新
余
学
院
学
报
变可 由下 式求 得 ： ｛ ｝＝ ［ 口］ ｛ ｄ ｝ （ ３ ）
式 中 ：［ ］为单 元 应变矩 阵 。 ２ ． ２冲 击 系数 辆 动荷
最 大 动 响应 和 最大 静 响应 ， 可 由位 移 、 应 变 和反 力 等 响应 计 算 得 到 ， 本 文 采 用 简 支 梁 桥 跨 中处 的应 变 响 应计 算 冲击 系数 。
３ 参数 分 析 要因素之一 。在数值模拟 中， 路 面的不平整度 一般 汽车制动作用下车 一 桥耦合振动 的影响因素很 是 由相 关 的 功 率 谱 密 度 函数 通 过 傅 立 叶 逆 变 换 生 多， 本 文 主要 研 究 的参 数 有 ： （ １ ） 三个减速度值 ： ａ＝ 成 ｊ 。本 文参 照 国际标 准 化 组织 （ Ｉ Ｓ Ｏ， １ ９ ９ ５ ） 对 路 面 ２ 、 一 ４、 一６ ｍｓ 。 。 ； （ ２ ） 七 个 刹 车位 置 ： “ Ｉ Ｍ８ ”～“ ７ Ｌ ／ 不平 整度 的分类 标准 ， 采用其中“ 好” 、 “ 中” 、 “ 差” 三 ８ ” ， 即车前轮 分别到达 桥 １ ／ ８—７ ／ ８跨 度 时 开 始 刹 种路 面 等级 。其 中 ， 每个 行 驶 工 况 随机 生 成 ２ ０个 粗 车； （ ３ ） 六个初 速 度值 ： ｖ＝３ ０ 、 ４ ５ 、 ６ ０ 、 ８ ０、 １ ０ ０、 １ ２ ０ ｋ ｒ ｎ ／ 糙 度样 本计 算 动 力 冲击 系数 ， 最 后 求 得 平 均值 作 为 ｈ ； （ ４ ） 三 个路 面粗 糙度 等级 ： 好、 中、 差； （ ５ ） 四座 混 凝 该 工况 下 的冲击 系数 值 。 土 简支 梁桥 ， 分别 为桥 Ｔ ２ ０ 、 Ｔ ３ ０和 Ｂ ２ ０ 、 Ｂ ３ ０ 。 ２ 车辆变 速 时车 桥耦 合 系统 运 动方 程 求解 及 冲 击 系 ３ ． １ 减速 度及 刹 车位 置的影 响 数 计算
摘
芳， 陈征 征
宿州 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ）
资源与土木工程学院 ， 安徽
要： 基于一个三维车 一桥振动模型 ， 计算 了四座不 同截 面和跨 径 的混凝土 简支梁桥在 一辆典型 三轴重车 制动作 用
下的冲击 系数 。分 别研 究 了刹 车位 置、 减速度 、 速度 、 路 面粗糙 度等 几个重要 因素对冲 击 系数的影 响规律 ， 对 不 同截 面 类型 梁桥 的冲击 系数 情况进行 了比较 ， 并将计 算的冲击 系数与我 国规 范值进行 了对 比。计 算结果可为桥 梁评 估及 工程 实践 提 供 一 定 的 参 考 。
提 供一 定 的参考 。
１ 车一桥 耦合 振 动分 析模 型 的建立
１ ． １ 车 辆模 型
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—１ ２— ２ ０
基金项 目： 大学生创 新创 业项 目“ 废砼 沥青路 面减 小桥 梁结构冲击 系数的 实验分析” （ ２ ０ １ ６ １ ０ ３ ７ ９ ４１ ０ ） 。
汽 车对桥 梁 的冲击 系数 是 车 一桥 耦合 振 动 研 究
规范 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｄ ６ ０ ２ ０ ０ ４ ） 也 是基 于 汽车 匀 速 行驶 情 况 ， 按
照结构基 频计 算 冲击系数 Ｊ 。然而在实 际中， 车辆
在桥 上 遇突 发状况 不 可 避 免地 会 做 紧 急 刹 车等 非 匀
砬
菇
生的冲击系数可能会超过规范值 Ｊ 。因此在 车 一 桥
耦合 振 动 的研 究 中 考 虑 汽 车 制 动 的影 响 是 很 有 必
要的。
盛
— —
．
图１ 三轴 车辆 模 型 （ ２ ０ ０ ８ ） 对汽车变速行驶时的车 一桥耦合振动问题 １ ． ２ 桥 梁模 型 进行 了相关研究 ， 但在他们这些研究 中， 桥梁均被简 本文 共选 用 四 座混 凝 土 简 支 梁 桥 ： 跨径 为 ２ ０ ｍ、 化为 简支 梁 ， 无 法 考 查 不 同截 面形 式 梁 桥 在 汽 车 变 ３ ０ ｍ 的 Ｔ梁 桥和箱 梁 桥各两 座 。 速行 驶下 桥梁 的真 实 响应 。 表 １为此 四座梁 桥 的基本 信息 ， 两种 简支 梁桥 的 基 于此 ， 本 文应 用 三 维 有 限 元 车 桥 模 型 来 研 究 截 面形式 以及 车辆 在桥 上 的加载 位置 如 图 ２所 示 ， 其 汽车 制动对 桥 梁 的 冲击 作 用 。计 算 了 常见 的 Ｔ形 截 中车辆沿 车道 ２正 中行驶 。 面和箱 形截 面混凝 土 简 支梁 桥 在 一辆 典 型三 轴 重 车 表１ 四座桥 的基 本参 数 制动 作用 下 的冲击 系 数 ， 分别 研 究 了刹 车 位 置 、 减 速
第２ ２卷 第 ３期
２ ０ １ ７年 ６月
新
余
学
院
学
报
Ｖｏ １ ． ２ ２， ＮＯ ． ３
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ Ｎ ＹＵ Ｕ ＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７
汽车制动 作用下不同 截面 形式简支梁桥的 冲 击系 数 研究
● 王
（ 宿州学院
Ｍｕ ｌ ｃ ａ ｈ ｙ（１ ９ ８ ３ ） Ｊ 、彭 献 （ ２ ０ ０ ６） Ｊ 、 方 志 等
度、 速度 、 路 面粗糙度等几个重要 因素对 冲击系数 的 影 响规 律 ， 并 将 所 获得 的 冲 击 系 数 与 我 国规 范 值 进 行 了对 比 ， 得 出 的一 些 主要 结 论 可 为 实 际桥 梁 评 估
关键词 ： 汽车制动 ； 三 维 车桥 模 型 ； 不 同截 面 ； 冲 击 系数 中图 分 类 号 ： Ｕ ４ ４ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５—３ ０ ５ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３— ０ ０ ２ ７—０ ４
本文选用的典型三轴车辆模型总重 ３ ２ ． ６ ３吨， 共 １个 自由度 ， 图 １为 车辆模 型示 意 图ｍ］ 。 的一 项重 要 内容 ， 国内外 学 者 已进 行 了大 量 的研 究 ， １ 但 大多数 局 限 于 匀 速运 动 － ４ ｊ 。我 国桥 梁 设 计 通 用
载对桥梁的冲击效应的系数 。通常被定义为 ：
Ｉ Ｍ
， ｔ ｍ￣ ： Ｙ ＝ — — 一 １ ｙ ｍ
— — 一
（ ４ ）
式中： 图２ 桥的横截面及车辆加载位置 ： （ ａ ） Ｔ梁桥 ； （ ｂ ） 箱梁
１ ． ３ 路 面不平 整度 的模 拟
和Ｙ 一 分别 为 车辆 荷载 过桥 时桥 梁 的
作者简 介 ： 王芳 （ １ ９ ８ ９一） ， 女， 安徽宿州人 ， 助教 ， 硕士 。
新
余
学
院
学
报
变可 由下 式求 得 ： ｛ ｝＝ ［ 口］ ｛ ｄ ｝ （ ３ ）
式 中 ：［ ］为单 元 应变矩 阵 。 ２ ． ２冲 击 系数 辆 动荷
最 大 动 响应 和 最大 静 响应 ， 可 由位 移 、 应 变 和反 力 等 响应 计 算 得 到 ， 本 文 采 用 简 支 梁 桥 跨 中处 的应 变 响 应计 算 冲击 系数 。
３ 参数 分 析 要因素之一 。在数值模拟 中， 路 面的不平整度 一般 汽车制动作用下车 一 桥耦合振动 的影响因素很 是 由相 关 的 功 率 谱 密 度 函数 通 过 傅 立 叶 逆 变 换 生 多， 本 文 主要 研 究 的参 数 有 ： （ １ ） 三个减速度值 ： ａ＝ 成 ｊ 。本 文参 照 国际标 准 化 组织 （ Ｉ Ｓ Ｏ， １ ９ ９ ５ ） 对 路 面 ２ 、 一 ４、 一６ ｍｓ 。 。 ； （ ２ ） 七 个 刹 车位 置 ： “ Ｉ Ｍ８ ”～“ ７ Ｌ ／ 不平 整度 的分类 标准 ， 采用其中“ 好” 、 “ 中” 、 “ 差” 三 ８ ” ， 即车前轮 分别到达 桥 １ ／ ８—７ ／ ８跨 度 时 开 始 刹 种路 面 等级 。其 中 ， 每个 行 驶 工 况 随机 生 成 ２ ０个 粗 车； （ ３ ） 六个初 速 度值 ： ｖ＝３ ０ 、 ４ ５ 、 ６ ０ 、 ８ ０、 １ ０ ０、 １ ２ ０ ｋ ｒ ｎ ／ 糙 度样 本计 算 动 力 冲击 系数 ， 最 后 求 得 平 均值 作 为 ｈ ； （ ４ ） 三 个路 面粗 糙度 等级 ： 好、 中、 差； （ ５ ） 四座 混 凝 该 工况 下 的冲击 系数 值 。 土 简支 梁桥 ， 分别 为桥 Ｔ ２ ０ 、 Ｔ ３ ０和 Ｂ ２ ０ 、 Ｂ ３ ０ 。 ２ 车辆变 速 时车 桥耦 合 系统 运 动方 程 求解 及 冲 击 系 ３ ． １ 减速 度及 刹 车位 置的影 响 数 计算
摘
芳， 陈征 征
宿州 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ）
资源与土木工程学院 ， 安徽
要： 基于一个三维车 一桥振动模型 ， 计算 了四座不 同截 面和跨 径 的混凝土 简支梁桥在 一辆典型 三轴重车 制动作 用
下的冲击 系数 。分 别研 究 了刹 车位 置、 减速度 、 速度 、 路 面粗糙 度等 几个重要 因素对冲 击 系数的影 响规律 ， 对 不 同截 面 类型 梁桥 的冲击 系数 情况进行 了比较 ， 并将计 算的冲击 系数与我 国规 范值进行 了对 比。计 算结果可为桥 梁评 估及 工程 实践 提 供 一 定 的 参 考 。
提 供一 定 的参考 。
１ 车一桥 耦合 振 动分 析模 型 的建立
１ ． １ 车 辆模 型
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—１ ２— ２ ０
基金项 目： 大学生创 新创 业项 目“ 废砼 沥青路 面减 小桥 梁结构冲击 系数的 实验分析” （ ２ ０ １ ６ １ ０ ３ ７ ９ ４１ ０ ） 。
汽 车对桥 梁 的冲击 系数 是 车 一桥 耦合 振 动 研 究
规范 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｄ ６ ０ ２ ０ ０ ４ ） 也 是基 于 汽车 匀 速 行驶 情 况 ， 按
照结构基 频计 算 冲击系数 Ｊ 。然而在实 际中， 车辆
在桥 上 遇突 发状况 不 可 避 免地 会 做 紧 急 刹 车等 非 匀