车桥耦合振动分析
浅析桥梁结构的风-车-桥耦合振动问题
浅析桥梁结构的风-车-桥耦合振动问题1 引言：随着我国经济的飞速发展，大跨度桥梁越来越多，由于柔度很大，所以在风和上面的车辆作用下，会产生较大的变形和振动会对上面的行人以及桥梁产生较大的危险。
因而对风-车-桥耦合振动的研究也越来越重要。
本文介绍了目前国内和国外风-车-桥耦合振动研究的概况以及工作中尚存的有待进一步完善的问题，并指出了风-车-桥耦合振动问题未来发展趋势。
2 国内和国外风-车-桥耦合振动研究的概况以及工作中存在的问题2.1国内风车桥耦合振动研究概况我国学者以结构动力学为基础，分析了连续梁桥结构在汽车荷载作用下的动态性能，并运用计算机模拟、讨论了不同车速、车型情况下的桥梁动态响应变化，以此分析出影响结构动态性能的主要因素2]-[3]。
为简化分析的过程，在他们的研究中将桥梁简化为线性系统，略去了桥面和横梁的约束，在计算中采用设计中常用的截面换算法，将钢筋换算成混凝土，同时将截面折算成等面积的矩形，且仅考虑梁的弯曲振动，而不计梁的转动惯量和剪切变形的效应[4]。
2005年，王解军等采用2轴车辆分析模型与梁单元，建立了适应于大跨桥梁车辆振动计算的车桥耦合单元模型，基于功率谱密度函数生成随机路面粗糙度，分析阻尼对行车荷载作用下桥梁振动性能的影响[5]。
北方交通大学夏禾教授、阎贵平教授等研究了考虑车-桥-基础相互作用系统的结构动力可靠性问题桥梁结构在多种随机荷载作用下车桥系统动力可靠性问题、脉动风与列车荷载同时作用下桥梁的动力响应问题，分析了地震荷载对桥上列车运行平稳性的影响得到了许多有价值的结论[6]。
2.2国外风车桥耦合振动研究概况20世纪60；70年代西欧和日本开始修建高速铁路对桥梁动力分析提出了更高的要求同时电子计算机的出以及有限元技术的发展使得车桥振动研究具备了强有力的分析手段这极大地促进了车桥耦合振动研究的向前发展。
美国伊利诺理工学院的K.H.Chu等人最早采用复杂的车辆模型来分析铁路车桥系统的振动响应问题即将机车车辆简化为由车体、前后转向架、各轮对等部件组成各部件看成刚体在空间具有6个自由度之间通过弹簧与阻尼联系起来[7]。
车桥耦合振动分析
j 2 EI c , j ( ) l m
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古典理论
x=vt P (t) EI,m y=(vt,t) X
移动解谐荷载作用模型
Y
L
x=vt
P o sinΩ t
EI,m y=(vt,t)
X
Y
L
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特征：常系数线性微分方程。 主要问题：不考虑质量。 解答：如不考虑阻尼，可解得。 适用范围：车体质量与梁体质量相比很小的情况
P / P 0.6，Q 80kN
Q 1.0 P
P / P 0.6 P / P 0.65
容许限度 危险限度
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Q 1.2 P
a)常量移动力 简谐变化移动力过桥 移动 质量过桥 弹簧质量过桥 整车模型过桥 b)竖向振动 横向振动 空间振动
c)桥梁动力响应
车，桥耦合动力响应
d)试验
试验与理论(原型试验和现场实测)
用试验结果验证理 论模型的正确性，用验证过的、正确的理论模型进行仿真分 析，研究各种参数对振动影响，分析各种运营条件下列车、 桥梁的安全性。
研究方法(理论分析与试验的结合):
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运动微分方程(偏微分方程)：
y ( x, t ) y ( x, t ) y ( x, t ) EI m c ( x vt ) P(t ) 4 2 t x t
S(Ω)――功率谱密度 Ω ――空间频率 Av 、Aa 、Ac――粗糙度常数 Ωc、Ωs ――截断频率 k――系数，一般取为0.25
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轨道不平顺特点
输入方法: 现场实测;功率谱密度函数模拟。 桥上线路轨道不平顺 < 线路; 明桥面< 道碴桥面 轨道不平顺对车桥动力分析的结果影响很大。
公路车辆与桥梁耦合振动分析研究的开题报告
公路车辆与桥梁耦合振动分析研究的开题报告
一、研究背景和意义
公路交通作为现代交通体系的重要组成部分，在人们的日常生活和经济发展中发挥着重要作用。
但长期以来，公路桥梁的安全问题一直备受关注，其主要原因在于桥梁的振动问题。
随着公路车辆的不断增多和速度的不断提高，极易引起桥梁的共振现象，损害桥梁结构，威胁行车安全。
因此，对公路车辆与桥梁耦合振动的研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究目的
通过对公路车辆与桥梁耦合振动机理的分析和建模，探讨其振动现象的规律和性质，为公路桥梁的安全设计提供理论参考。
三、研究内容和方法
1. 建立公路车辆与桥梁耦合振动模型：研究路面、车辆、桥梁的耦合振动模型，考虑桥梁的结构特性及车辆的质量、速度、轮胎刚度等因素的影响。
2. 分析振动特性和规律：研究公路车辆与桥梁的振动频率、幅值、相位等特性，分析共振现象的原因及其规律。
3. 探究振动对桥梁结构的影响：研究桥梁结构在振动下的应变和变形特征，评估振动对桥梁结构的破坏性影响，并提出相应的安全防范措施。
4. 计算模拟和实验验证：通过数值计算和实验验证，检验模型的准确性，并对研究成果进行分析和总结。
四、预期成果
1. 建立公路车辆与桥梁耦合振动的数学模型，掌握其振动规律和特性。
2. 研究振动对桥梁结构的影响，提出相应的安全防范措施。
3. 与该领域前沿研究成果接轨，为相关领域的研究和应用提供理论参考和技术支持。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一一、引言随着高速铁路的快速发展，列车—线路—桥梁的耦合振动问题已成为该领域研究的重要课题。
这一问题的深入研究不仅对保障列车运行的安全性、平稳性和舒适性具有重要意义，同时也为高速铁路的进一步发展提供了理论支持。
本文将详细探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的理论及其实用性研究。
二、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论（一）理论基础高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论主要包括动力学理论、振动传递理论以及系统动力学模型等方面。
在列车运行时，其动力学行为与线路、桥梁的相互作用，形成了一个复杂的动力学系统。
在这个系统中，各组成部分的振动相互影响，形成耦合振动。
（二）系统模型为了更好地研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动，需要建立相应的系统模型。
该模型应包括列车、线路和桥梁的动态特性，以及它们之间的相互作用。
通过建立数学模型，可以更深入地了解耦合振动的机理和特性。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的应用研究（一）安全性保障通过深入研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以有效地保障列车的运行安全性。
通过对系统的动态特性进行分析，可以预测可能出现的故障和危险情况，并采取相应的措施进行防范。
（二）平稳性和舒适性提升通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动进行优化，可以提高列车的运行平稳性和乘客的舒适性。
这不仅可以提高乘客的满意度，同时也有助于提高铁路企业的形象和声誉。
（三）工程实践应用在工程实践中，应用高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以对实际工程进行指导。
例如，在设计和施工阶段，可以通过该理论对线路和桥梁的布局、结构和材料进行优化选择，以减小振动对列车和乘客的影响。
同时，在运营阶段，可以通过实时监测和分析系统的振动情况，及时发现并处理潜在问题。
四、结论与展望（一）结论本文通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论进行研究，探讨了其理论基础、系统模型以及实际应用等方面的内容。
公路桥梁与车辆耦合振动的研究
影 响效果 。
２ ＿ ２ 车辆 模 型分析
Ｙ ｉ 一 代表 第 ｉ 个 轮 组 在 车 辆运 动 中所 发 生 的 桥
梁 竖 向位移 ；
Ｒ ｉ 一代 表 第ｉ 个 轮组 在车 辆运 动 中 ， 与桥梁 发 生 作 用所 存在 的不 平顺值 。
半 车模 型或者 单轮 车辆 模型 。线性 弹簧 和阻尼 器用 于 悬 架 模拟 、 线 性 弹 簧用 于 轮 胎 模 拟 ， 所 有 的 质 量
都 在车 轴上 集 中。 随着计 算 机技 术 的发展 ， 目前 多 运 用计算 机分 析技 术设 计空 间整 车振 动模 型 。
面 受 力 都 是确 定 的 ， 那么 ， 桥 梁 在 车 辆 负 荷 作用 的 影 响下 也存在 着确 定性 。
是 不容 忽视 的 。实 际操 作 中 ， 车辆 在桥 面上 行驶 ， 车 轮对 于桥 面 的作 用 力可 以是任 意位 置 的 。 而 且 如果 发 生 横 向振 型和 扭 曲振 型 的 时候 ， 对 桥梁 动力 的影 响极 大 。因此 ， 杆 系有 限元法 研究 桥梁 模 型 ， 存在 着
凝 聚法 ” 对 自由度 进 行 有 效控 制 。 因此 而 形 成 一 定
的近 似性 。在 建立 杆 系模 型 的时 候 ， 会将 桥 梁 结构
进行缩减 ， 模 拟 为连 续 粱 或 者 简 支 梁 ， 忽 略 扭 转 振
型 以及 侧 向振 型 的 存 在 。在 不 考虑 单 个 梁 的情 况 下 ，仅 限于对 车辆 沿 中心 线行 驶 的工 况进 行 模 拟 ， 这 样 就可 以获得 精确 的结 果 。特 别是 对于跨 长 均匀
高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析
高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析摘要：高速铁路桥梁作为重要的交通基础设施之一，在车桥耦合振动问题上一直备受关注。
本文以高速铁路简支钢桁梁桥为研究对象，通过模态分析和数值计算探讨了车桥耦合振动现象及其对桥梁结构的影响，旨在为桥梁设计和安全评估提供参考依据。
1. 引言随着高速铁路的迅速发展，桥梁结构在铁路交通中的重要性日益凸显。
车桥耦合振动是高速铁路桥梁设计和运行中的一个重要问题，其影响着桥梁结构的稳定性和安全性。
因此，对车桥耦合振动进行深入研究，对于高速铁路桥梁的设计和运营具有重要的意义。
2. 研究方法本文采用有限元分析方法对高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动问题进行分析。
首先，根据实际工程参数建立桥梁的有限元模型，并进行模态分析获取桥梁的固有频率和振型；然后，将列车载荷作为外荷载加载到桥梁模型上，通过数值计算方法分析车桥耦合振动现象。
3. 桥梁模型建立与模态分析根据高速铁路简支钢桁梁桥的实际参数，采用有限元软件对桥梁模型进行建立和模态分析。
模型中考虑了主梁、横梁、纵梁、支座等部件，并根据实际情况设定了较为真实的边界条件。
通过模态分析，得到了桥梁的前几阶固有频率和相应的振型。
4. 车桥耦合振动计算在桥梁模型基础上，将列车载荷作为外荷载加载到主梁上，并采用数值计算方法计算车桥耦合的振动情况。
在车桥耦合振动计算中，考虑了列车速度、轮轴间距、载荷频率等参数，并通过分析列车轮对对桥梁的作用力，计算桥梁的振动响应。
通过对不同速度下的车桥耦合振动进行分析，探讨了车桥耦合对桥梁结构的影响。
5. 结果与讨论通过模态分析和车桥耦合振动计算，得到了高速铁路简支钢桁梁桥的固有频率、振型和车桥耦合振动响应。
结果表明，车桥耦合振动会导致桥梁产生较大的动应力和挠度，从而对桥梁的结构稳定性和安全性产生较大影响。
此外，车桥耦合振动的频率也与桥梁自身的固有频率有关，需要在设计中充分考虑。
铁路混凝土斜拉桥车桥耦合振动分析
高速列 车 ， “ ２ （ 动 ＋拖 ＋动 ＋动 ＋动 ＋动 ＋拖 ＋动 ） ” ， 分
别计算 了高 速列车 以速 度 ２ ５ ０ 、 ２ ７ ５ 、 ３ ０ ０ 、 ３ ２ ５ 、 ３ ５ ０ 、 ３ ７ ５ 、 ４ ０ ０、
４ ２ ０ ｋ ｍ ／ ｈ通过该桥时 的车桥耦合空 间响应 ， 包 括桥梁的竖向 位移与横 向振 幅、 车辆竖向横向加速度 、 轮对最大横 向力 、 轮
８ ９
１ ０
１ ． ２ ８ ６ ６ １ ． ３ １ ２ ２
１ ． ４ ４ Ｏ ９
塔横弯 塔横弯
主梁 反 对 称 竖 弯 ＋塔 纵 弯
从表 １ 可 以看 出 ， 由于该 桥是混 凝土 箱梁斜 拉桥 ， 该 桥
的横 向刚度较大 。而桥塔 高达到 １ ２ １ ｍ， 虽 两个桥 塔纵 向均 设 固定支座 ， 纵向刚度 仍然较小 。故 结构 的 自振模态首 先表
对脱轨 系数 、 轮重减 载率 。表 ２为桥 梁振 动响应 计算 结果 ， 表 ３为动车 、 拖 车振动 响应计算结果 。
动响应 求 出。进 一 步 可 以 计 算 出列 车 脱 轨 系数 、 斯 佩 林 （ Ｓ ｐ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 舒 适性 指标 等 ， 详细的演引过程 ， 请见文献 ［ ２ ］ 。
现为主梁竖弯 ＋纵飘 ， 而第 二阶振 型才表现为 主梁及塔 对称 横弯 。
建模时 ， 首先求 出结 构 自由振 动的频 率和振 型 ， 然后利 用振 型 的正交性 ， 把 互相藕联 的数 百个节 点运 动方程解 藕 ， 使其
转化为互相独立 的模态方程 。 而根据 １ ． ２条的假定 ２ ７个 自由度 的车辆系统可 以直接 建立车辆 系统 动力 方程 。将 车辆 方 程 、 桥梁 方 程组 合在 一
钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究
钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究钢—混组合梁桥车桥耦合振动分析及局部疲劳研究摘要：随着城市交通的发展和交通运输的日益繁忙，钢—混组合梁桥作为重要的城市交通枢纽，承担着巨大的交通压力。
然而，在长期的运营过程中，钢—混组合梁桥常常会遭受车辆荷载带来的振动和局部疲劳问题，这对桥梁的安全可靠性提出了挑战。
本文通过对钢—混组合梁桥车桥耦合振动以及局部疲劳的研究，旨在为提高桥梁的耐久性和减少维修成本提供理论支持。
1.引言钢—混组合梁桥是一种采用钢结构和混凝土结构相结合的桥梁形式。
其结构特点为钢负责承受水平荷载和高弯矩力，混凝土负责承受垂直荷载和低弯矩力。
这种桥型结构是传统混凝土桥和钢桥的结合，兼具了两种材料的优点。
然而，由于车辆荷载的作用，桥梁会产生振动，从而引发局部疲劳破坏。
因此，针对钢—混组合梁桥车桥耦合振动以及局部疲劳进行研究具有重要的现实意义。
2.车桥耦合振动分析车桥耦合振动是指运行车辆的振动会导致桥梁结构的振动，并且车桥振动与桥梁振动相互影响。
车桥耦合振动可以通过数学模型进行分析和预测。
通过建立动力学方程、运用傅里叶变换等方法，可以解决车桥耦合振动的问题。
实际工程中，可以利用有限元软件对桥梁进行车桥耦合振动分析，并可以预测车桥振动对桥梁结构的影响。
3.局部疲劳研究桥梁的局部疲劳指的是在特定的应力范围下，桥梁结构发生疲劳破坏的现象。
在钢—混组合梁桥中，常常会出现焊缝和连接件等局部部位的疲劳损伤。
局部疲劳的研究需要利用疲劳试验、应力分析等方法，以确定桥梁在不同工况下的局部疲劳特性。
通过分析局部断裂机理，可以提出针对性的改进措施，增强桥梁结构的抗疲劳能力。
4.耐久性改进措施为了提高钢—混组合梁桥的耐久性和减少局部疲劳破坏，可以采取以下措施：4.1 结构优化设计：通过优化桥梁的几何形状和剖面尺寸，减小悬臂长度和跨距，以降低桥梁的自振频率，从而减少车桥耦合振动。
4.2 车辆配置优化：调整交通流量和车辆速度，减少车辆对桥梁的荷载作用，降低桥梁的振动响应。
公路桥梁的车桥耦合振动研究的开题报告
公路桥梁的车桥耦合振动研究的开题报告一、研究背景与意义公路桥梁是高速公路运输的重要设施，为了满足日益增长的车辆通行需求，设计者需要考虑桥梁结构在高频振动下的稳定性和牢固性。
在桥梁通行过程中，因车辆的运动产生的振动会反作用到桥梁上，导致桥梁产生弯曲和变形，从而影响安全和舒适性。
车桥是指车辆和桥梁之间的接口，车桥耦合振动是指车辆在桥梁上行驶时由于弹性变形产生的振动传递到桥梁上，同时桥梁对车辆产生的力也会产生振动。
这种耦合振动会显著影响桥梁的稳定性，也会影响车辆的操控能力和乘坐舒适性。
因此，在公路桥梁的设计和施工中，需要考虑车桥耦合振动的影响因素和控制方法，以提高桥梁和车辆的性能和安全性。
二、研究内容和方法本文将从公路桥梁和车辆两个角度入手，研究车桥耦合振动的影响因素和控制方法。
具体研究内容包括：1.公路桥梁的振动特性分析。
首先，对不同类型的桥梁进行振动测试和数值模拟，分析桥梁的自然频率、阻尼比和模态形态等参数，了解桥梁的振动特性。
2.车辆振动特性分析。
通过车辆加速度测试和数值模拟，分析车辆的自然频率、阻尼比和振型等参数，了解车辆振动特性。
3.车桥耦合振动模拟和试验。
通过建立车桥耦合振动模型，进行数值模拟和试验，分析车桥耦合振动的动态响应和传递规律，探究不同因素对车桥耦合振动的影响。
4.车桥耦合振动控制方法研究。
通过对车桥耦合振动的控制方法进行分析和对比，提出针对不同情况的控制策略和措施，以减轻车桥耦合振动对行车安全和乘坐舒适性的影响。
本文将采用有限元方法和试验相结合的方式，综合分析车桥耦合振动的影响因素和控制方法，为公路桥梁的设计和施工提供科学依据和技术支持。
三、预期成果本研究将深入探究公路桥梁和车辆之间的耦合振动机理，分析车桥耦合振动的影响因素和控制方法，提出可行的车桥耦合振动控制策略和措施，具有较高的实用价值和指导意义。
预期成果包括：1.公路桥梁的振动特性研究报告，包括桥梁自然频率、阻尼比和模态形态等参数的测试和分析结果。
基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估
基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估一、本文概述随着交通运输业的快速发展，桥梁作为交通网络的关键节点，其安全性与耐久性越来越受到人们的关注。
在桥梁运营过程中，车辆与桥梁之间的相互作用会产生复杂的振动现象，这种现象被称为车桥耦合振动。
车桥耦合振动不仅影响行车的平稳性，还会对桥梁结构产生动应力，进而影响桥梁的疲劳性能。
因此，对基于车桥耦合振动的桥梁动应力分析及疲劳性能评估进行研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在深入探讨车桥耦合振动对桥梁动应力和疲劳性能的影响机制，通过理论分析和数值模拟相结合的方法，建立桥梁动应力分析及疲劳性能评估的理论框架。
文章首先回顾了车桥耦合振动理论的发展历程和研究现状，然后详细阐述了车桥耦合振动的基本原理和计算方法。
在此基础上，建立了桥梁动应力的分析模型，并通过实例验证了模型的有效性和准确性。
随后，文章进一步探讨了桥梁疲劳性能评估的方法和技术，结合工程实例进行了详细的分析和讨论。
本文的研究结果将为桥梁设计、施工和维护提供重要的理论依据和技术支持，有助于提升桥梁的安全性和耐久性，推动交通运输业的可持续发展。
本文的研究方法和成果也可为其他相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、车桥耦合振动理论基础车桥耦合振动分析是桥梁动力学领域的重要研究方向，旨在揭示车辆与桥梁结构之间相互作用对桥梁动力响应的影响。
车桥耦合振动涉及多个复杂因素，包括车辆动力学特性、桥梁结构特性以及车桥之间的相互作用力。
在车辆动力学方面，需要考虑车辆的质量分布、悬挂系统刚度与阻尼、车轮与轨道之间的接触特性等因素。
这些因素直接影响车辆自身的振动特性，进而影响到车桥耦合振动中的动力传递。
桥梁结构特性则包括桥梁的跨度、截面形状、材料特性以及支撑条件等。
桥梁结构的动力学特性对车桥耦合振动响应起着决定性作用。
例如，桥梁的固有频率、模态振型等参数会直接影响车桥耦合振动的动力传递和分布。
车桥之间的相互作用力是车桥耦合振动的核心问题。
车桥系统的耦合振动
图 1 车轿系统模型
在[0 , L ] 上积分 ,注意振型的正交性和 δ函数的性质 ,可得
¨qi + 2ξi pi qi + p2iqi = Ui ( vt) [ ( m + m1) g + m¨z + m1 ¨z1 ] ,
式中
p2i
=
EI
ρ
iπ
L
4
,
2ξi pi
= ρμ·
车体和轮胎的频率和阻尼分别为
355
(2) (3)
(4)
(5) (6) (7) (8)
356
车桥系统的耦合振动
1
γ/ γ1 0 0 … 0
0
1
0 γU1 1 0 … 0 ,
- ργ1 U2 - ργU2 0 1 … 0
⁝ 2ζ1 p1Ω1
⁝ ⁝⁝⁝⁝
0
2ζ1 p1Ω1 U1 2ζ1 p1Ω1 U2 …
可见耦合振动的影响是巨大的其原因是轻车通过时产生的静挠度非常小使得很大约为110vt成为方程8的序参量对系统振动起决定性作用统的振动影响很小由此可知桥面不平度对车桥耦合振动的影响不能忽略同时也说明了不平度的确定对车桥系统振动研究有重要意义与车速系数的关系13760382kg此时最大挠度曲线只有一个峰值共振临界车速发生在比前例大为减小这是因为重车通过时静挠度比较大从而较小不平度对车桥振动的影响较前例大大减低vt对车桥振动的影响则逐步增加共振临界车速也不是一个固定值所以在进行振动控制时应求出共振参数区域而不能单从临界车速系数一个方面进行控制同样公路设计车速的确定以及桥梁强度的制订除安全因素外应考虑桥梁振型和桥面不平的影响以及考虑桥梁基频与车辆基频的关系车速不能过大以免引起不安全也不能过低以免落入共振参数区域设计行车速度应选在共振临界车速前方a曲线已经下降到较平缓的曲线区域倍可见车桥系统振动的模型对研究结果影响极大本文的研究表明车桥系统模型也不能忽略振型其导数的影响因为一旦车辆进入桥梁桥梁便已开始变形则桥的振型对于汽车来说成为随时间变化的位移约束必然会产生阻尼从而影响车桥系统的振动忽略了这一因素的模型只有在建立了切合实际的车桥系统振动模型考虑了桥面不平及桥梁振型对系统振动的影响研究结果表明它们对车桥耦合振动的影响非常大轻型车通过桥梁时桥面不平是系统演变的序参量这是因为方程8中驱动项值变大所致桥梁最大变形曲线存在3个峰值即存在共振临界车速和亚临界车速临界车速时的最大位移可达最大静位移的279
列车—桥梁耦合系统随机振动响应分析
章采用随机振动的虚拟激励法，将轨道不平顺激励转化为虚拟激励，并利用MATLAB软件自编程序，采用数值方法分离迭代求解系统的虚拟响应，进而求得列车与桥梁子系统随机响应的时变功率谱和标准差，据此分析了系统的随机振动特性。
关键词：非平稳随机振动 车桥耦合系统 虚拟激励法1.列车—桥梁耦合系统动力学方程1.1桥梁子系统运动方程采用平面梁单元法对桥梁结构进行离散，桥梁子系统运动方程见式（1）。
（1）式（1）中：平面梁单元节点有3个自由度，，-梁单元节点的轴向位移；-竖向位移；-面内转角；-质量矩阵；-阻尼矩阵；-刚度矩阵；-外力矩阵。
1.2车辆子系统运动方程车辆—桥梁垂向耦合振动系统模型如图1所示。
图1中：k 1、c 1分别为转向架与轮对之间一系悬挂的弹簧刚度和阻尼系数；k 2、c 2分别为车体与转向架之间二系悬挂的弹簧刚度和阻尼系数。
l t 与l c 分别为车辆轴距之半、车辆定距之半。
车辆具有10个自由度，分别为：z t 1、βt 1-前转向架沉浮运动和点头运动；z t 2、βt 2-后转向架的沉浮运动和点头运动；z c 、βc -车体的沉浮运动和点头运动；z w 1~z w 4-4个轮对的沉浮运动。
车辆子系统的运动方程见式（2）。
（2）式（2）中：假定轮对与轨道密贴接触，则车辆有6个独立的自由度，T，-质量矩阵、-阻尼矩阵、-刚度矩阵、-外力矩阵。
1.3车辆-桥梁耦合系统动力学方程假定轮对与轨道密贴接触，由车辆子系统与桥梁子系统的位移协调关系，得到系统的动力学方程如式（3）所示。
（3）其中：式（3）中：、、——桥梁子系统的质量、阻尼和刚度矩阵，均包含列车车轮作用；、-桥梁子系统和车辆子系统相互作用的刚度、阻尼子矩阵；其余参数的含义同前。
与分别为耦合系统所受到的轨道不平顺随机激励和重力作用下的确定性激励，分别表示如式（4）。
（4）式（4）中：-车体质量；-转向架质量；-轮对质量；-将轨道不平顺转化为系统等效节点荷载的矩阵；-将轨道不平顺一阶导数转化为系统等效节点荷载的矩阵；-将轨道不平顺二阶导数转化为系统等效节点荷载的矩阵；-考虑车轮间距引起的轮轨接触点处轨道不平顺随机激励时图1 车辆—桥梁垂向耦合系统模型4/ 珠江水运·2018·05滞性的矩阵；-第i个车轮所受的作用力向桥梁子系统有限元模型平面梁单元节点分解时所用的分解向量。
车辆与桥梁耦合系统振动理论浅析
车辆与桥梁耦合系统振动理论浅析[摘要]随着桥梁结构的轻型化以及车辆载重、车速的提高，车辆加速度的存在，车辆过桥引起的车桥振动问题越来越引起工程界的关注。
【关键词】耦合振动；简支梁；模型；冲击系数1.车桥振动的的特点车辆通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆和桥梁之间振动耦合的问题。
车桥之间的振动是一种司耦合振动，它具有时变、自激、随机的特点。
2.车桥耦合动力问题的历史与现状车桥振动的研究已有100多年的历史，最先开展研究的是铁路桥梁的车振问题，随着铁道工程建设的发展，移动荷载对桥梁结构的动力作用问题引起人们普遍地关注。
铁路桥梁车激振动的主要特征是列车荷载的轴重大，轴距排列规律性较强，钢轮在钢轨上运行具有蛇行特征，因此，车辆过桥除了激起桥梁竖向振动外，还有较大的横向振动，因此铁路桥梁除了研究竖向振动外，还需研究桥梁横向振动，其主要研究的内容为桥梁的动态响应和车辆过桥的动态响应，如桥梁的冲击系数、横向振幅、以及桥梁的竖横向加速度、桥梁的合理竖向、横向的刚度限值和车辆过桥的加速度以及平稳性等；公路桥梁的车激振动的特征主要表现为过桥车辆的轴重、轴距的多样性和随机性，公路桥梁主要关心的是桥梁的竖向振动，研究的内容主要为桥梁的动态响应如冲击系数等，由于轮胎与路面的作用与钢轮与钢轨作用不同，公路桥梁的车激横向振动不太剧烈，因此，车激桥梁的横向振动基本上不予考虑。
尽管铁路与公路桥梁的车激振动的研究范围有些差别，但是，车桥振动研究的主要原理和基本方法是相同的，都具有时变、自激，随机性的特点。
回顾100多年来车桥振动研究的历程，可以大致的分为两个阶段，即车桥振动研究古典理论阶段和车桥振动研究现代理论阶段。
3.车桥振动的古典理论3.1古典理论的实桥试验研究1907年1910年期间，美国第一次进行了规模比较大的现场实测工作，用各种类型的机车以不同速度通过21根板梁和24座析梁桥，测定桥梁的最大动力响应，第一次提出了冲击系数的关系，通过试验得出了跨度、车速和冲击作用间的关系，制订了冲击系数曲线，并得出了明确的概念：对于蒸汽机车来说，移动荷载的动力作用主要是由动轮偏心块的周期力所引起的。
三跨连续梁桥车–桥耦合振动分析
三跨连续梁桥车–桥耦合振动分析摘要：随着我国经济和交通运输事业的迅猛发展，桥梁结构逐渐趋向于轻型化、多功能化，对结构动力响应性能有了越来越高的要求。
因此，车辆荷载等动力荷载对桥梁结构的冲击效应，已成为桥梁科研、设计计算、施工、运营养护过程中的重要问题之一。
桥梁冲击系数是反映结构动力性能的关键性参数之一，本文在ANSYS中建立有限元模型，以112米的三跨连续梁桥为依托工程，应用已建立的模型，进行车桥共振响应分析，并在标准汽车荷载作用下车桥耦合作用与桥梁刚度、质量等参数对连续梁桥冲击系数的影响进行了详细研究。
关键词：桥梁冲击系数；连续梁桥；车桥耦合作用0引言由于车辆及车辆自身的振动状态，会引起并影响桥梁的振动状态，而桥梁的振动状态又逆向影响着车辆的振动状态。
这种车桥间的振动状态相互关联、相互影响的问题就是车辆与桥梁结构之间的车桥振动耦合的问题。
1车桥耦合动力分析模型建立本文采用36m+40m+36m三跨连续箱梁桥进行车桥耦合分析，箱梁尺寸如图1所示。
图1主要截面尺寸（单位：mm）桥梁模型的建立采用有限元软件ANSYS，材料的弹性模量为32.5GPa，密度为2549kg/m3，泊松比为0.2。
选用实体单元Solid6进行模拟，以获取较高的精度，建模过程使用APDL语言编写程序导出桥梁的频率向量和模态振型矩阵，用于后续的车桥耦合振动分析。
2桥梁技术参数对冲击系数的影响为了了解桥梁自身性质对桥梁桥梁冲击系数的具体影响，我们选取了不同车速（20km/h、40km/h、60km/h、80km/h）下，利用ANSYS标准汽车荷载车桥耦合作用模型，分别对桥梁刚度、质量进行影响分析。
2.1弹性模量的影响车辆以相同速度通过刚度不同的桥梁时冲击系数的数据，为了进行直观的比较分析，将不同速度下弹性模量的变化对冲击系数的影响图绘制如图8所示。
图2不同速度下弹性模量的变化对冲击系数的影响从图2得到以下结论：1)车的运行速度越小，桥梁刚度对桥梁冲击系数的影响越小；2)不同的速度下，桥梁刚度对桥梁冲击系数的影响为随着桥梁刚度的增加桥梁冲击系数先增大后减小，再增大；3)通过不同速度下的图形对比，发现随着速度的增加，桥梁冲击系数的第一次峰值所对应的桥梁刚度也会越来越大。
车桥振动分析报告
车桥振动分析报告引言车桥振动是指汽车行驶过程中，车轮与地面接触时产生的振动现象。
车桥振动的不稳定性和高频振动对行驶的平稳性和驾驶体验都有一定的影响。
因此，对车桥振动进行分析和研究对车辆的设计和改进具有重要意义。
本报告将介绍车桥振动的原因、影响因素以及分析方法。
车桥振动的原因车桥振动产生的原因可以归结为两个方面：一是车辆本身的结构和设计问题，二是地面路况和行驶速度等外部因素。
•车辆结构和设计问题：车桥的结构设计不合理、制造精度不高或装配不当都会导致车桥振动。
例如，轮胎不均匀磨损、车轮失衡、轴承磨损等都可能引起车桥振动。
•地面路况和行驶速度：不平坦的道路、悬挂系统刚度不足、车辆过速等都会使车辆在行驶过程中产生振动。
车桥振动的影响因素车桥振动对车辆的性能和驾驶体验有一定的影响，具体的影响因素如下：1.舒适性：车桥振动会导致车辆颠簸感增大，减少乘客的舒适感受。
2.安全性：车桥振动过大会影响车辆的操控性能，增加驾驶的难度和风险。
3.耐久性：车桥振动对车辆的零部件有一定的损坏作用，降低车辆的使用寿命。
4.燃油经济性：车桥振动会增加车辆在行驶过程中的能源消耗。
车桥振动分析方法为了对车桥振动进行准确的分析和评估，可以采用以下几种方法：1.实测分析：通过安装传感器在车桥上进行振动测量，获取车桥振动信号，并使用数据处理软件对数据进行分析和处理，从而得到车桥振动的特性和频谱。
2.数值模拟：利用计算机仿真软件对汽车车桥进行建模，进行动力学分析和模态分析，模拟车辆在不同工况下的振动情况。
3.工程改进：根据分析结果，对车辆结构进行相应的优化和改进，例如增加悬挂系统的刚度、调整轮胎的平衡等，以减少车桥振动。
结论车桥振动是车辆设计和改进中需要重点考虑的问题之一。
通过实测分析、数值模拟和工程改进等手段，可以有效地评估和减少车桥振动对车辆性能和驾驶体验的影响。
加强对车桥振动的研究和分析，对汽车制造企业和车辆设计师具有重要的指导意义，能够提高车辆的舒适性、安全性和经济性。
车桥耦合振动数值分析
公路桥梁车桥耦合振动研究
公路桥梁车桥耦合振动研究【摘要】近年来，我国路桥工程建设为交通行驶创造了优越的环境，推动了地区之间的经济文化交流，促进了国民经济收入水平的提高。
与发达国家相比，国内路桥施工技术相对落后，对动力学理论研究不足误导了后期作业秩序，限制了路桥结构性能的充分发挥。
“车桥耦合振动”现象是路桥交通的常见现象，若控制不当则会影响路桥的使用寿命及运行状态。
针对这一点，本文分析了影响车桥耦合振动的相关因素，并通过计算机建立自动分析平台，为路桥交通的正常运行提供了帮助。
【关键词】路桥；耦合振动；成因；处理对策耦合振动是动力学理论中研究的重点，对不同物体在不同状态下的受力情况进行了详细地分析。
车桥耦合振动是由于车辆与路桥结构之间产生相互的力作用，两种受力荷载大小相同时易产生车桥耦合振动现象，约束了路桥结构性能的正常发挥，不利于交通行驶的安全运行。
工程单位在维护路桥工程阶段，应加强车桥耦合振动的分析，结合具体原因制定有效的控制对策。
一、车桥耦合振动研究的现状从本质上看，车桥耦合振动是一种相互性的力学作用，力学作用控制不当会限制路桥性能的发挥。
车辆过桥时会引起桥梁的振动，桥梁的振动反过来也会影响车辆的振动，即形成车桥耦合振动问题。
当前，我国公路交通运输的全面提速，为了有效的对既有桥梁运营状态进行评估，以及对新建、改建桥梁进行优化设计，均需对车辆过桥时的车桥耦合振动问题进行分析[1]。
随着公路交通事业的迅速发展，车辆与桥梁结构的动力相互作用越来越受到重视。
车辆和桥梁间力学作用形式多样，会呈现出不同的动力特点，如：车辆的动力特性，车型、阻尼、自振频率等；桥梁结构的动力特性，质量与刚度分布、桥跨结构形式、材料阻尼等；桥头引道和桥面的平整状态、伸缩缝装置及桥头沉陷的状况。
而计算机仿真模拟是目前最方便、最快捷、最经济的计算分析方法。
二、计算机力学模型研究的优点从长远角度考虑，选择一种通用性强、应用性广、开发前景广阔的研究模式，分析车桥耦合振动响应具有多方面的意义。
基于车桥耦合振动分析的桥梁结构参数识别与损伤诊断方法研究的开题报告
基于车桥耦合振动分析的桥梁结构参数识别与损伤
诊断方法研究的开题报告
1、研究背景和意义
桥梁是国民经济重要的基础设施和交通运输设施，其的稳定性和安
全性是保障交通运输及人民安全的重要因素。
然而，桥梁结构在运用过
程中不可避免地会出现各种损伤，对结构的稳定性和安全性造成不良影响，因此结构的损伤诊断方法就显得十分重要。
利用结构振动分析技术
进行结构损伤诊断无破坏，成本低，操作简便灵活，很好地体现了无损
检测的特点。
基于车桥耦合振动分析的桥梁结构参数识别与损伤诊断方
法研究，可以为桥梁的检测和运营提供便捷和可靠的手段。
2、研究内容和方法
本文将针对车桥和桥梁结构的耦合作用，结合数值仿真和实际测试，根据桥梁的振动数据，提出桥梁结构的模型建立方法，并对模型参数进
行辨识。
针对现场实测数据，采用Kalman滤波、小波变换、离散小波变换、功率谱密度分析等方法，对线性或非线性结构下的损坏进行诊断，
并进行算法优化，提高算法的鲁棒性和诊断准确性。
将通过计算机数值
仿真和现场实测数据的比对，提高结构损伤诊断的准确性和合理性。
3、预期成果和意义
预期成果是开发一种能够可靠掌握车桥耦合作用下的桥梁结构损伤
和诊断技术，并基于仿真和实际测试数据，提出一种高效和准确的结构
损伤检测方法，以及开发匹配的实际应用软件。
该成果能够为桥梁的检
测和运营提供科学、高效、安全、准确的技术方法和手段，具有重要意义。
双工字钢-混组合连续梁桥车桥耦合振动响应分析及振动控制研究
双工字钢-混组合连续梁桥车桥耦合振动响应分析及振动控制研究双工字钢-混组合连续梁桥车桥耦合振动响应分析及振动控制研究摘要：近年来，随着交通运输的快速发展，桥梁工程在国家经济和社会发展中扮演着至关重要的角色。
然而，桥梁结构的振动问题一直是一个关注焦点，尤其是在高速公路上。
本文以双工字钢-混组合连续梁桥为研究对象，对车桥耦合振动响应进行了分析，并提出了振动控制措施。
1. 引言双工字钢-混组合连续梁桥结构具有质量轻、刚度高、易于施工等优点。
然而，在实际使用过程中，由于车辆荷载等因素，桥梁结构会出现振动现象，对桥梁的安全性和舒适性产生不良影响。
因此，对车桥耦合振动响应进行研究具有重要意义。
2. 振动响应分析通过对双工字钢-混组合连续梁桥的结构参数和车辆荷载进行建模，利用有限元方法进行力学分析和模态分析。
根据模态分析结果，得到桥梁的自振频率和振型，并结合模态超级小车模型，对车桥耦合振动响应进行分析。
3. 振动控制措施为减小车辆行驶过程中对桥梁结构的振动影响，需采取相应的振动控制措施。
本文提出以下几种振动控制方法：- 软化整体结构刚度：通过增加桥梁的柔性支座和增设支撑，降低整体结构刚度，以减小振动幅值。
- 耦合阻尼器：在桥梁结构中设置阻尼器，通过阻尼器的能量吸收作用，达到减小振动幅值的效果。
- 主动控制：采用激励反馈控制或模态控制方法，通过控制桥梁的激励量或调整结构模态，减小振动幅值。
4. 结果与讨论通过对不同振动控制措施进行仿真和实验，得出以下结论：- 软化整体结构刚度对振动幅值的改善效果较明显，但其受限于桥梁原始结构，在一定范围内。
- 耦合阻尼器能够有效减小桥梁振动幅值，但设计和施工难度较大，成本较高。
- 主动控制方法在一定程度上能够实现振动控制，但需要复杂的控制系统和实时监测数据。
5. 研究意义和展望本研究对双工字钢-混组合连续梁桥车桥耦合振动响应进行了详细分析，并提出了几种振动控制方法。
这对桥梁结构的设计和控制具有一定的参考价值。
车辆-桥梁耦合系统垂向振动的随机分析
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣＴ： ｎ ｗ ｔ ｏ ｏ ｅｔｃｌｓａｉｎ ｒ ａ ｄ ｍ ｉｒ ｔ ｎ ａ ａｙ ｉ ｏ ｅ ｉｌ－ ｒｄ ｅｓ ｓｅ ｕ ｊｃｅ ｏ Ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆｒａｖ ｒｉａ ｔｔｏ ａ ｙｒ ｎ ｏ ｖｂ ａｉ ｎ ｌｓｓ ｆｖ ｈｃｅｂ ｉｇ ｙ ｔｍｓｓ ｂｅ ｔｄ ｔ ｏ
客 车 空 问模 型 ， 梁采 用 空 间 梁单 元 模 型 ， 道 不平 顺假 设 为 多 点 异 相 位 平 稳 随机 激 励 。采 用虚 拟 激 励 法将 轨 道 桥 轨 不平 顺 转 化 为 一 系列 的 简 谐 荷 载 形 式 。 运 用 分 离 迭 代 法 求 解 车 桥 耦 合 系统 振 动 方 程 。分 别 采 用 虚 拟 激 励 法 和
ｔａ ｋ ｖ ｒｉａ ｒ ｆ ｅ ｉｒ ｇ ｌ ｒ ｙ ｅ ｃｔ ｔ ｎ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｉｌ ｓｍｏ ｅｅ ｓａ ｆ ｕ － ｅ ｌ ｓ — ｐ ｉｇ ｄ ｍｐ ｒ ｒ ｃ ｅ ｔ ｌｐ ｏ ｉ ｒ ｅ ｕａ ｉ ｘ ｉａ ｉ ｓ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｃ ｌ ｔ ｏ ｅｖ ｈｃ ｅｉ ｄ ｌｄ ａ ｏ ｒｗｈ ｅ ｍａ ｓ ｓ ｒｎ － ａ ｅ ｓ ｓ ｅ ｗｉ ＷＯ ｌ ｙ ｒ ｆ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｔｍｓ ｐ ｓ ｅ ｓｎ ｅ ｒ ｅ ｆ ｆｅ ｄ ｍ． Ｔｈ ｒｄ ｅ ｉ ｍｏ ｅ ｅ ｓ ａ ｓ ａ ｅ ｙ ｔ ｍ ｔ ｔ ａ ｅ ｓ ｏ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｏ ｓ ｓ ｉ ｇ ６ ｄ ｇ ｅ ｓ ｏ ｒ ｅ ｏ ｈ ｅ ｂ ｉ ｇ ｓ ｄ ｌｄ ａ ｐ ｃ
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P / P 0.6，Q 80kN
Q 1.0 P
P / P 0.6 P / P 0.65
容许限度 危险限度
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Q 1.2 P
a)常量移动力 简谐变化移动力过桥 移动 质量过桥 弹簧质量过桥 整车模型过桥 b)竖向振动 横向振动 空间振动
c)桥梁动力响应
车，桥耦合动力响应
b)轨道桥梁还须考虑横向刚度(振幅)
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抗脱轨安全度 (车辆运行安全性标准)
脱轨系数Q/P 、减载率△P/P 和轮对横向力Q
《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]285号） 《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范（GB5599-85）》
桥上评判标准: Q 0.8 P
4 2
( x ) f ( x)dx f ( ), a b
a
b
解析解：振型分解法(分离变量法)
y ( x, t ) qi (t ) i ( x)
i 1
y
2 1 i x i vu b (t u ) sin F ( u ) sin e sin c (t u )du ml i 1 c l 0 l
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a)桥梁设计刚度与车辆运营平稳性和桥梁冲系 数有很大关系 ，但确定控制刚度设计标准主要 由平稳性控制 。
我国公路、铁路桥梁设计竖向挠度允许值
结构类型 混凝土梁 混 凝 土 梁 混 凝 土 钢桁架桥 道路类型 桥 （跨中） 桥(悬臂端) 桁架桥 公路 铁路 L/600 L/800 L/300 L/800 L/800 L/800 钢板梁桥 L/600 L/700 悬索桥 L/400
美国轨道5级谱模拟的随机不平顺样本
(不平顺波长范围为1-50m)
20 15 10 5 0 -5 0 -10 -15 距离/m 10 20 30 40 50 60 70 80 90
高低不平顺/mm
10
方向不平顺/mm
5 0 0 -5 -10 距离/m 10 20 30 40 50 60 70 80 90
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外部激励: 风荷载 地震荷载
列车以一定速度过桥的重力加载
列车在曲线桥上运行时的离心力荷载 内部自激激励: 轨道不平顺 ⊙ 车辆蛇行运动 ⊙ 轮对偏心
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轨道不平顺
下一页
轨道不平顺功率谱
轨道不平顺功率谱密度函数从统计上反映了轨面不平顺的波 长、振幅的信息。它是从大量的随机不平顺信号中提炼出其 特征信息而建立起来的。
f11 GabC11 f 22 GabC22 f 23 G ab C23 2 f 22 G ab C33
3 2
a，b－接触椭圆的长短轴，可根据赫芝接触理论公式 G－轮轨材料的合成剪切模量； f11、 f22－纵向、横向蠕滑系数； f23－旋转/横向蠕滑系数； f33－旋转蠕滑系数； 下一页 Cij－无因次的Kalker系数
d)试验
试验与理论(原型试验和现场实测)
用试验结果验证理 论模型的正确性，用验证过的、正确的理论模型进行仿真分 析，研究各种参数对振动影响，分析各种运营条件下列车、 桥梁的安全性。
研究方法(理论分析与试验的结合):
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运动微分方程(偏微分方程)：
y ( x, t ) y ( x, t ) y ( x, t ) EI m c ( x vt ) P(t ) 4 2 t x t
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a)运动微分方程：
4 y ( x, t ) 2 y( x, t ) y( x, t ) EI m c ( x vt) P( x, t ) 4 2 t x t d 2 y ( x, t ) dy( x, t ) P ( x, t ) ( M 1 M 2 ) g M 1 k1[ Z (t ) y( x, t )] c1[ Z (t ) ] dt dt dy( x, t ) M 2 Z (t ) k1[ Z (t ) y( x, t ) x Vt ] c1[ Z (t ) x Vt ] 0 dt
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美国轨道不平顺功率谱密度函数表达式
高低不平顺
方向不平顺
2 kAv c S v 2 2 c 2
2 kAa c S a 2 2 c 2
轨道水平及轨距不平顺
2 4kAc c S c 2 2 c 2 2 s
车桥耦合振动理论
任课教师：顾萍 办公地址：同济大学桥梁馆401室 Tel(office)：65983116-2401 Email：gupsh@
1、车桥振动研究所解决的主要问题⊙
2、车桥振动研究的历史及古典理论⊙
3、车桥振动的现代理论⊙ 4、车辆-桥梁系统的振动性能评价⊙ 5、车桥振动研究发展的趋势和展望⊙ 6、参考文献⊙
b)特征：变系数，只能数值解，能部分地反 映车体的动力响应
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考虑簧上质量作用的车辆一系悬挂模型
x=vt M vg L
M k c m
EI,m y=(vt,t)
X
M1J 1 k c k c m m
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a)揭示车桥振动的一些内在规律和机理(如影 响因素等) b)应用:主要还是靠试验 c)局限性:只考虑简支梁，不涉及横向振动， 不考虑车体的动力响应等。
TR Tx2 Ty2
u—轮轨间的摩擦系数
N－法向荷载
TR—纵向力Tx和横向力Ty的合成蠕滑力
t 2 j 2 b
j 2 EI c , j ( ) l m
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古典理论
x=vt P (t) EI,m y=(vt,t) X
移动解谐荷载作用模型
Y
L
x=vt
P o sinΩ t
EI,m y=(vt,t)
X
Y
L
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特征：常系数线性微分方程。 主要问题：不考虑质量。 解答：如不考虑阻尼，可解得。 适用范围：车体质量与梁体质量相比很小的情况
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古典理论
x=vt P o sinΩ t EI,m y=(vt,t) X
移动质量作用模型
x=vt M vg L
Y
L
EI,m y=(vt,t)
X
d2y P t Mg M 2 d t
2 y 2 y 2 y 2 Mg M 2 t 2 tx V 2 x V
构架人工蛇行波
问题: 车桥系统为时变系统;随机因素非常多。 结构自激系统理论: 结构负阻尼力作功使结构不断积聚能量，导致结构振动响 应不断增长;最大响应发生的概率与最大输入能量的概率相同; 车桥系统响应的随机性分析用输入能量的随机性分析代替。 激振源:构架实测蛇行波。 特点:以实测资料为基础，直接研究轨道和转向架构架的关系， 绕过轮轨相互作用。 评价:方法比较简单，主要特征参数来自实测数据，对实测资料 丰富的既有桥分析比较可靠，对实测资料较少的高速铁路等有 待可完善。
S(Ω)――功率谱密度 Ω ――空间频率 Av 、Aa 、Ac――粗糙度常数 Ωc、Ωs ――截断频率 k――系数，一般取为0.25
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轨道不平顺特点
输入方法: 现场实测;功率谱密度函数模拟。 桥上线路轨道不平顺 < 线路; 明桥面< 道碴桥面 轨道不平顺对车桥动力分析的结果影响很大。
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end
1.1冲击系数⊙ 1.2车辆抗脱轨安全度⊙ 1.3桥梁设计的刚度标准⊙ 1.4车辆过桥的平稳性⊙
回 2页
2.1 研究历史的过程⊙ 2.2 移动力过桥⊙ 2.3 移动质量过桥⊙ 2.4 移动弹簧质量过桥⊙ 2.5古典理论研究的主要成果与存在的问题⊙
显示图片
回 2页
3.1车桥振动激振源⊙
3.2计算模型⊙ 3.3动力平衡方程⊙ 3.4车桥振动的数值分析方法⊙
显示图片 回 2页
4.1 桥梁动力性能评价及标准⊙
4.2 车辆运行安全性评价标准
(脱轨系数Q/P 减载率△P/P和横向力P )
4.3 车辆运行平稳性评价标准⊙
1、Sperling指标(德国) ⊙
2、Janeway评价标准(美国、日本) ⊙
3、ISO2631评价法 (国际标准化值组织) ⊙
回 2页
5.1模型精确化；激振力的量化研究；复杂结 构动力响应分析。 5.2大跨度桥梁车、桥、风耦合振动的研究。 5.3车、桥、地震耦合振动安全性研究。 5.4车桥振动防噪、减振的控制研究。
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蠕滑理论
特点:考虑轮轨的蠕滑作用，建立详细的轮轨相互 作用模型，用解析方法研究曲线形车轮踏面与钢 轨之间的相对位置关系和相互作用力。
1. 蠕滑率 2. 蠕滑系数 3. 蠕滑力 4. Johnson-Vermeulon理论
下一页
蠕滑率
纵向蠕滑率：
1＝
车轮纵向速度－钢轨纵 向速度
名义前进速度
蠕滑力
纵向蠕滑力Tx
横向蠕滑力Ty 自旋蠕滑力矩Mx
Tx f111 Ty f 22 2 f 23 3, sp M z f 23 2 f 33 3, sp
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Johnson-Vermeulon理论
Tx f111 Ty f 22 2 f 23 3, sp
10
水平不平顺/mm
5 0 -5 -10 -15 距离/m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
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车辆蛇行运动
ls
左轮滚动半径：
Amax y
a
2b
r1 r0 y