公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势探究
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势引言概述:我国道路桥梁的发展一直以来都备受关注,它不仅是现代交通运输的重要组成部分,也是经济发展和社会进步的基础设施。
本文将从四个方面详细阐述我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势。
一、桥梁建设规模的扩大1.1 城市化进程的推动:随着城市化进程的加快,城市交通需求不断增长,道路桥梁建设规模也随之扩大。
城市道路桥梁的建设不仅要满足交通需求,还要兼顾城市规划、环境保护等因素。
1.2 高速公路网络的完善:我国高速公路网络不断扩大,需要大量的桥梁来连接各个城市和地区。
高速公路桥梁的建设要求更高的技术水平和施工质量,以确保行车安全和通行效率。
1.3 农村公路建设的加强:农村公路是农村地区发展的重要支撑,近年来,我国加大了对农村公路建设的投入,桥梁建设在农村公路中起到了关键的作用。
二、桥梁技术的创新与进步2.1 钢结构桥梁的应用:钢结构桥梁具有自重轻、施工快、寿命长等优点,近年来在我国得到广泛应用。
钢结构桥梁的发展趋势是不断提高桥梁的承载能力和抗震能力,同时降低施工成本和维护费用。
2.2 预应力混凝土桥梁的发展:预应力混凝土桥梁具有较高的承载能力和抗震能力,是大跨度桥梁的首选结构形式。
未来的发展趋势是进一步提高预应力混凝土桥梁的施工质量和使用寿命。
2.3 桥梁监测与维护技术的创新:随着桥梁规模的扩大和使用年限的增加,桥梁的监测与维护显得尤为重要。
新型的监测技术和维护方法的应用,可以及时发现桥梁的损伤和缺陷,并采取相应的修复和加固措施。
三、桥梁安全管理的加强3.1 桥梁设计标准的完善:我国不断完善桥梁设计标准,提高桥梁的抗震能力和安全系数。
新的设计标准要求桥梁在设计、施工和使用过程中更加注重安全性能,确保桥梁的安全运行。
3.2 桥梁安全评估的推进:桥梁安全评估是对桥梁结构和使用状况进行全面评估和分析,为桥梁的安全管理提供科学依据。
我国将加强对桥梁安全评估的推进,提高桥梁的安全性能。
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]。
公路桥梁与车辆耦合振动研究趋势探析
公路桥梁与车辆耦合振动研究趋势探析摘要:本文首先对公路桥梁与车辆耦合振动研究现状进行了系统归纳和总结,然后对公路车桥耦合振动研究以后的研究趋势进行了探析,供有关研究者和同行参考。
关键词:公路桥梁车桥耦合振动现状趋势汽车以一定的速度过桥时,由于车辆轴重及速度效应,会引起桥梁结构振动,而桥梁的振动又反过来影响车辆的运行。
桥面不平整、桥头引道等因素的存在以及车辆各旋转部分的作用,更加剧了桥梁和车辆之间振动的相互影响。
这种相互作用、相互影响的问题就是公路车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
当公路车辆的振动频率与桥跨的振动频率一致时,即形成共振。
车辆和桥梁间的相互作用受到诸多因素影响:1)桥梁结构的动力特性(桥跨结构形式、质量与刚度分布、材料阻尼等);2)车辆的动力特性(车型、自振频率、阻尼等);3)桥头引道和桥面的平整状态、桥头沉陷及伸缩缝装置的状况。
由于这些因素的影响和综合作用,使得对车桥耦合振动的研究十分困难。
一、公路桥梁与车辆耦合振动研究现状由于实际中车桥耦合振动系统本身的复杂性,并且车型和桥型又种类繁多,以及引起振动的各种激振源的随机性,古典理论显然不能全面合理的模拟车桥耦合振动问题。
直到20世纪60年代--70年代以后,电子计算机和有限元方法的问世和发展,使得车桥耦合振动的研究有了飞速的进步。
人们可以建立比较真实的车辆和桥梁的空间计算模型,然后用数值模拟法计算车辆和桥梁系统的耦合振动效应。
现代车桥振动理论以考虑更接近真实的车辆分析模型和将桥梁理想化为多质量的有限元或有线条模型为主要特点,同时,着重研究道路路面的不平整对荷载效应的影响,对于车辆加速、制动减速效应等复杂的随机因素也进行了一些研究。
除简支梁桥之外,连续梁桥、悬索桥、斜拉桥等也逐步涉及。
到目前为止,人们对简支梁桥的车桥共振问题的理论和实验研究己经比较系统化,对其它某些桥型,像连续梁桥、索承桥、污工拱桥,也有一定程度的研究成果。
1970年,Veletsos和Huang 等早期研究者将桥梁理想化为具有集中质量和粘性阻尼的有限自由度梁,考虑了二维平面多轴拖车荷载作用。
我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势
我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势公路桥梁是公路交通的重要组成部分,它们的安全性和可靠性直接影响着公路交通的运行效率和安全性。
近年来,我国公路桥梁建设取得了长足的进步,但仍存在一些问题。
本文将从以下几个方面探讨我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势。
一、发展现状1.建设规模不断扩大我国公路桥梁建设规模不断扩大,建设速度也在加快。
截至2019年底,我国公路桥梁总里程已达到135.3万公里,其中高速公路桥梁里程占比达到了45%以上。
2.技术水平不断提高我国公路桥梁建设技术水平不断提高,桥梁结构和材料也在不断创新。
例如,我国已经建成了世界上最长的跨海大桥——港珠澳大桥,采用了多项创新技术,如超长斜拉索、超大跨度钢箱梁等。
3.安全管理不断加强我国公路桥梁安全管理不断加强,建立了完善的桥梁安全监测和评估体系,加强了桥梁维护和修缮工作。
同时,我国还制定了一系列桥梁安全管理法规和标准,加强了桥梁的设计、施工和验收等环节的监管。
二、存在问题1.老化桥梁问题我国公路桥梁建设起步较早,一些老化桥梁已经超过了设计寿命,存在安全隐患。
据统计,我国公路桥梁中有超过30%的桥梁已经超过了设计寿命。
2.建设质量问题一些公路桥梁建设质量不达标,存在安全隐患。
例如,2011年发生的温岭大桥坍塌事故,就是由于建设质量不达标导致的。
3.维护和修缮不足一些公路桥梁的维护和修缮不足,导致桥梁的安全性和可靠性下降。
例如,2018年发生的四川宜宾地震,就导致了多座公路桥梁的损坏。
三、未来发展趋势1.加强老化桥梁的维护和修缮我国将加强老化桥梁的维护和修缮工作,确保桥梁的安全性和可靠性。
同时,将加强桥梁的监测和评估工作,及时发现和解决桥梁存在的问题。
2.提高公路桥梁建设质量我国将加强公路桥梁建设质量管理,严格按照标准和规范进行设计、施工和验收。
同时,将加强对建设过程的监督和检查,确保公路桥梁建设质量达到标准要求。
我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势
我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势随着我国交通事业的迅猛发展,公路桥梁在我国交通运输中的地位愈加重要。
公路桥梁不仅是连接两岸的重要交通通道,更是交通运输的命脉,对于促进经济发展、改善民生福祉起到了至关重要的作用。
本文将从我国公路桥梁的发展现状以及未来发展趋势两个方面进行阐述。
一、我国公路桥梁的发展现状我国公路桥梁的发展取得了显著的成就。
随着改革开放的不断推进,我国公路桥梁的数量和质量得到了大幅提升。
截至目前,我国公路桥梁的总里程已经达到了数万公里,连接了城市与城市、城市与乡村、乡村与乡村,形成了一个庞大而完善的公路桥梁网络。
我国公路桥梁的建设技术也得到了快速发展。
在桥梁设计方面,我国工程师们采用了先进的技术手段,设计出了一系列具有中国特色的公路桥梁。
比如,斜拉桥、拱桥、悬索桥等各种类型的桥梁相继出现,为我国公路交通的发展注入了新的活力。
我国公路桥梁的建设质量也得到了大幅提高。
为了确保公路桥梁的安全性和可靠性,我国各级政府加大了对公路桥梁建设的投入,制定了一系列严格的建设标准和规范。
同时,我国还积极引进了一些先进的桥梁建设技术和设备,提高了公路桥梁的施工质量。
二、我国公路桥梁的未来发展趋势尽管我国公路桥梁的发展取得了巨大的成就,但仍面临着一些挑战和问题。
未来,我国公路桥梁的发展将朝着以下几个方向进行:1.智能化发展:随着信息技术的不断进步,智能化已经成为公路桥梁发展的重要趋势。
未来,我国将进一步推动公路桥梁的智能化建设,引入先进的智能传感技术和数据处理技术,实现对桥梁结构、运行状态等信息的实时监测和分析,提高桥梁的安全性和可靠性。
2.绿色发展:环境保护已经成为全球关注的焦点,未来我国公路桥梁的发展将更加注重环境保护。
在桥梁设计和建设过程中,将采用更加环保的材料和技术,减少对环境的影响。
同时,还将加大对既有桥梁的维护和改造力度,提高桥梁的使用寿命,减少对自然资源的消耗。
3.多式联运:随着我国交通运输体系的完善,多式联运将成为公路桥梁发展的重要方向。
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
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势引言概述:道路桥梁作为城市交通的重要组成部分,对于我国经济社会发展起着至关重要的作用。
本文将从我国道路桥梁的发展现状入手,分析其发展趋势,并对未来的发展方向进行展望。
一、道路桥梁的发展现状1.1 建设规模扩大近年来,我国道路桥梁建设规模不断扩大。
政府投入的资金不断增加,大量的道路桥梁项目相继启动,以满足日益增长的交通需求。
各地也纷纷加大力度改善交通基础设施,提升道路桥梁的建设水平。
1.2 技术水平提高我国道路桥梁建设在技术水平上也取得了长足的进步。
桥梁设计、施工、材料等方面的技术不断创新,新材料、新工艺的应用不断推进,提高了桥梁的安全性、耐久性和经济性。
同时,相关技术标准也得到了不断完善和提高。
1.3 桥梁管理与维护加强随着桥梁建设规模的不断扩大,桥梁管理与维护工作也得到了更多的重视。
相关部门加强了桥梁的巡查和检测工作,及时发现和解决桥梁存在的问题。
此外,桥梁维护的技术手段也不断创新,提高了桥梁的使用寿命和安全性。
二、道路桥梁的发展趋势2.1 绿色环保未来,我国道路桥梁建设将更加注重绿色环保。
在材料选择和施工工艺上,将更多地采用环保材料和技术,减少对环境的影响。
同时,也将加强桥梁的生态修复和环境保护工作,实现道路桥梁与自然环境的和谐发展。
2.2 智能化发展随着科技的不断进步,未来的道路桥梁将更加智能化。
通过应用物联网、大数据等技术,实现桥梁的远程监控和管理,提高桥梁的运行效率和安全性。
同时,智能化的桥梁也将更好地满足人们对交通便利性和舒适性的需求。
2.3 结构优化在桥梁设计方面,未来将更加注重结构的优化。
通过采用新的结构形式和材料,减少桥梁的自重,提高桥梁的承载能力和抗震能力。
同时,也将注重桥梁的美观性和艺术性,使桥梁成为城市的地标和文化的象征。
三、未来发展方向展望3.1 高速公路建设未来,我国将进一步加大对高速公路的建设力度。
高速公路作为城市间交通的主要通道,将进一步完善和扩大。
公路桥梁与车辆耦合振动控制研究现状综述
公路桥梁与车辆耦合振动控制研究现状综述作者:陈柯吴实渊王睿喆马鸿雨来源:《科技创新与应用》2013年第12期摘要:通过综述国内外公路桥梁与车辆耦合振动控制研究的现状、研究遇到的问题、主要的研究手段、分析研究可能出现的新的技术趋势、并结合国内外车桥耦合振动控制研究的成果。
关键词:公路桥梁;车辆耦合振动;控制1 引言结构疲劳是结构老化的主要原因之一。
因此,通过将降低应力峰值延长结构的使用寿命具有广泛前景的研究。
当由大量车辆荷载通过桥梁时,桥梁结构内的结构构件处于高应力水平。
这种应力引起结构的疲劳。
通过减小由车桥耦合振动引起的应力峰值来减少结构的疲劳破坏和延长结构的使用寿命,具有良好的研究前景。
现代结构控制技术分为隔振、消能减振和主动控制。
隔振和消能减振是无外加能源的控制,其控制作用是控制装置随结构一起振动而产生,属被动控制;主动控制是依靠外界能量提供控制作用来抑制结构反应。
2 车桥耦合振动TMD控制技术的研究现状及其分析况调谐质量阻尼器(TMD)控制是结构消能减振控制技术中的一种。
目前,它被认为是除基础隔振技术外另一个有广泛发展前景的结构控制方法,土木工程的各领域都对它进行了较多地研究。
TMD控制领域控制方面的综述文献较多,这里不再论述。
3 车桥耦合振动半主动控制技术的研究现状及其分析况半主动控制液压阻尼器以其结构原理简单,技术要求相对较低和维修方便,而得到较为广泛的应用。
1995年,S. J. Shelley[1]等人在一座跨度为250英尺的钢桁架公路桥上沿全长设置振动主动控制系统。
1999年,美国W. N. Patten等人建立了第一个应用于实际桥梁半主动控制系统ISB(Intelligent Stiffener for Bridges)。
M. Zribi和N. B. Almutairi等(2006年)[2]人研究了悬索桥由于桥面上以恒定速度移动的垂直负载的振动控制。
通过安装于缆线之间的桥面悬索安装液压驱动器能够产生半主动控制力。
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。
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势一、引言道路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,对于国家经济发展和人民生活质量的提升起着至关重要的作用。
本文将深入浅出地探讨我国道路桥梁的发展现状及其未来发展趋势。
二、我国道路桥梁的发展现状1. 基础设施建设的重要组成部分我国道路桥梁作为基础设施建设的重要组成部分,承担着承载交通流量、促进区域经济发展和改善人民生活的重要任务。
目前,我国的道路桥梁数量庞大,覆盖了城市和农村的各个角落。
2. 技术水平的提升随着科技的进步和工程技术的发展,我国道路桥梁的设计、建设和维护水平不断提高。
采用了先进的材料和施工工艺,使得道路桥梁的承载能力和使用寿命得到显著提升。
3. 区域发展的不平衡尽管我国道路桥梁建设取得了巨大的成就,但在不同地区之间,尤其是城乡之间,仍存在发展不平衡的问题。
一些发达地区的道路桥梁设施相对完善,而一些欠发达地区的道路桥梁建设相对滞后。
三、我国道路桥梁发展的趋势1. 绿色、智能化发展未来,我国道路桥梁的发展将更加注重绿色、智能化建设。
通过采用新型材料和节能技术,降低对环境的影响;同时,引入智能化管理系统,提高道路桥梁的运行效率和安全性。
2. 跨越自然障碍的能力随着我国经济的快速发展,越来越多的道路桥梁需要跨越山脉、江河等自然障碍。
未来,我国道路桥梁将继续发展,以满足不同地区的交通需求。
3. 提高农村地区的道路桥梁建设水平为了促进农村地区的经济发展和人民生活水平的提升,未来将加大对农村地区道路桥梁建设的投入。
通过加强农村地区的道路桥梁建设,提高农村地区的交通便利性和连通性。
4. 加强维护和管理工作随着道路桥梁的使用寿命逐渐增长,维护和管理工作的重要性日益凸显。
未来,我国将加强对道路桥梁的定期检查和维修,确保其安全性和可靠性。
5. 国际合作与交流我国道路桥梁建设在国际上也享有一定的声誉。
未来,我国将加强与其他国家的合作与交流,借鉴和吸收国际先进经验,进一步提升我国道路桥梁建设的水平。
公路与城市桥梁车桥耦合振动研究发展综述
减法 ,提高了计算效率 ,适 用于模拟 多车双 向不 同速过桥情 况。 同时还通过实例验证了该法的可靠性 。 Z h e n g , Ch e un g , A u和 C h e n g l 7 - 8 I 在 1 9 9 8年应 用修正 的振动梁 函数法对连续 梁 桥的车振进行 了理论分析 ,1 9 9 9 年 又研究了多跨连续梁 桥车桥振动 中的车桥分离 问题 。2 0 0 3年 ,X u和 Gu o I 9 ] 评价 了某座斜拉桥在风力作 用下的车桥 路耦合系统的安全性 ;桥
保计算结果的精确性 。 二 、车 辆 和 桥 梁 耦 合 振 动 的现 状
1 . 公 路 桥 梁 车桥 耦 合 振 动 的 国 外研 究
等【 l 采用两轴车辆模型与梁单元 ,建立 了适应于大 跨斜 拉 桥 的风一车 一桥耦合 单元模 型 ,基于功率谱密度 函数 生成 随 机路面不平度 , 分析 了行车荷载作 用下桥梁振动性能 的影响 。 现代 车桥 系统耦合振 动研 究可 以更精确地 考虑 桥梁模
在 移 动 的 车 辆 荷 载 作 用下 ,桥 梁 将 产 生 结 构 振 动 、 冲 击
等 动力效应 ,且 由于桥面不平整 、桥 头引道等 因素更加剧 了
桥梁和 车辆之间 的相互影 响,这种相 互影响就是车辆与桥梁 振 动的耦合问题 。而这种耦合振 动受到很多 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 ,还 有桥面的平整度 ,桥头 的伸 缩缝维护状况等 。由于这些影 响 因素的综合 作用 ,使得车桥耦合振动研究十分困难。
( 浙江工业大学 建筑Z - 程 学 院 ,浙 江 杭 州 3 1 0 0 1 4)
《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》篇一摘要:随着高速铁路的飞速发展,列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题成为亟待解决的重大问题。
本文旨在深入探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的基本理论,分析其影响因素,并探讨其在实际工程中的应用。
本文首先概述了国内外研究现状,接着详细介绍了耦合振动的基本理论,并通过实例分析验证了理论的正确性,最后总结了该理论的应用价值与前景。
一、引言随着科技的进步和国民经济的持续发展,高速铁路已经成为我国交通运输的重要方式之一。
高速铁路的运行不仅需要高效的列车技术,还要求有良好的线路和桥梁设施作为支撑。
然而,随着列车运行速度的不断提高,列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题日益凸显,这不仅影响着列车运行的安全性和平稳性,也对线路和桥梁的使用寿命造成了威胁。
因此,对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、国内外研究现状近年来,国内外学者对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动问题进行了大量的研究。
国内研究主要侧重于通过实验研究和数值模拟分析的方法来探索三者之间的耦合规律;国外研究则更注重理论建模和工程实际应用的研究。
随着计算机技术的发展和大型计算模拟软件的出现,这一领域的研究取得了显著的进展。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动基本理论(一)基本原理高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动是一个复杂的动力学问题,涉及到列车动力学、线路动力学和桥梁动力学等多个方面。
其基本原理是通过建立数学模型来描述列车在运行过程中与线路和桥梁之间的相互作用关系,从而揭示其耦合振动的规律。
(二)理论模型为了研究这一耦合振动问题,需要建立相应的理论模型。
目前常用的模型包括多刚体动力学模型、连续弹性体模型以及多刚体与连续弹性体相结合的混合模型等。
这些模型可以根据实际需求和研究目的进行选择和调整。
四、影响因素分析(一)列车因素列车的运行速度、轴重、编组等因素都会对耦合振动产生影响。
公路桥梁冲击系数研究现状与分析
公路桥梁冲击系数研究现状与分析摘要:近年来桥梁在车辆荷载作用下的振动性能越来越受到研究者的关注。
本文作者回顾了公路车桥耦合振动早期的实验研究和分析理论,分析了现在车桥耦合振动研究中的分析模型、数值计算方法等几个方面;同时指出目前公路车桥振动研究中关于冲击系数计算进一步完善和发展方向。
关键词:车桥耦合振动;数值计算方法;冲击系数在移动的车辆荷载作用下,桥梁将产生结构振动、冲击等动力效应,且由于桥面不平整、桥头引道等因素更加剧了桥梁和车辆之间的相互影响。
这种相互作用和影响就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题[1]。
车桥间的相互作用的影响因素主要有以下几个方面[2]:1)桥梁结构本身的动力特性;2)车辆荷载的冲击作用;3)桥面不平整等方面的影响。
由于这些影响因素的综合作用,使得车桥耦合振动研究十分困难。
1.公路桥梁车桥耦合振动研究的历史与现状由于车辆以及桥面不平整等因素具有明显的随机性,使得车桥振动理论分析的难度很大。
上世纪桥梁结构的动荷载试验开始应用于工程实践。
车辆振动本质上是一种强迫共振现象,并且用放大谱将冲击系数定义为桥梁基频的函数。
古典车桥耦合振动理论采用解析的计算方法进行了近似的定性分析。
其模型都是针对桥梁为研究对象,车桥系统只存在时变不存在耦合。
由于车桥耦合振动系统的复杂性及引起振动的各种激励的随机性,古典理论已不能合理的模拟车桥耦合振动问题。
随着现代理论和技术的发展,人们建立了更接近真实的车辆分析模型和桥梁模型,并用数值模拟计算车辆和桥梁系统的耦合振动效应。
并且一些学者还从路面的不平整等随机因素进行了研究和探讨。
现在人们对简支梁桥的车桥共振问题的理论和实验研究己经比较系统化,对其它某些桥型也有一定程度的研究成果。
2.分析模型的建立及计算方法的应用及发展趋势2.1 车辆分析模型。
早期的车辆分析模型大都将车辆简化成移动的单个或多个集中力,到上世纪70年代开始考虑采用5个自由度车辆模型。
目前对车辆的模拟常选用整车模型、半车模型、单轮车辆模型,其中悬架模拟为线性弹簧和阻尼器,轮胎模拟为线性弹簧,其质量集中在车轴上[3]。
公路桥梁与车辆耦合振动研究综述
公路桥梁与车辆耦合振动研究综述1 前言车辆以一定的速度通过桥梁,桥梁受到车辆荷载的激励会产生振动,反过来桥梁的振动对于车辆来说也是一种激励,因此车辆和桥梁的振动是一个相互影响,相互耦合的过程,我们称之为车桥耦合振动问题。
随着交通事业的迅猛发展,车载重量和运行速度不断提高,而桥梁结构则日趋轻型化,车辆和桥梁之间的动力问题日益引起人们的重视。
对于桥梁工作者而言,车桥耦合振动问题的对应点即为桥梁在移动车辆荷载作用下的强迫振动问题。
2主要研究成果自十九世纪末,各国学者就相继对车桥耦合振动进行了大量研究,称其研究为古典理论。
古典理论对车桥模型进行了大幅简化,桥梁模型均是连续的,主要是对车辆荷载的模拟有了一定的发展进步。
实际上,由于实际桥梁和车辆耦合振动系统本身的复杂性,并且车型和桥型种类繁多,以及引起振动的各种激振源的随机性,古典理论显然不能全面合理地模拟车桥耦合振动问题。
直到二十世纪六、七十年代,随着电子计算机的应用以及有限元技术的发展,使得车桥耦合振动的研究有了飞速的进步。
自70年代起的现代桥梁车辆振动分析理论,以考虑更接近真实的车辆模型和将桥梁理想化为多质量的有限元或有线条模型为主要特点,同时着重研究公路桥面平整度对荷载动力效应的影响。
主要的理论有:多轴车辆模型的作用、有限条法及模态分析法等。
谭国辉、巴梅特.GH、汤比勒.DP提出将二维的格栅桥梁与三维的汽车组合起来模拟二者之间的相互作用。
采用格栅比拟方法,将桥梁结构比拟成一个网格的集合,由纵向主梁和横向隔板组成。
从动力学分析的角度推导出三维汽车模型。
汽车的运动由只发生刚体运动的刚性底盘描述,汽车有各种非线性悬挂系统和弹性轮胎,每个轮轴都有垂直自由度。
该理论从空间结构着手分析了车桥系统的相互作用,能有效地反映系统相互作用的真实特性。
2000年,我国学者林梅、肖盛燮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。
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势一、引言道路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在我国的经济发展和城市化进程中扮演着重要的角色。
本文将对我国道路桥梁的发展现状进行浅谈,并探讨其未来的发展趋势。
二、我国道路桥梁的发展现状1. 总体情况我国道路桥梁的建设规模庞大,已经形成了较为完善的桥梁网络。
截至目前,我国已建成的道路桥梁数量超过XX万座,总长度超过XX万公里。
2. 技术水平我国道路桥梁建设的技术水平不断提高。
近年来,我国在桥梁设计、施工和维护方面取得了重大突破。
例如,采用了先进的桥梁设计软件和材料,提高了桥梁的承载能力和抗震性能。
3. 桥梁类型我国的道路桥梁类型多样化,包括梁桥、拱桥、斜拉桥等。
其中,梁桥是最常见的桥梁类型,占据了绝大部分的道路桥梁建设项目。
4. 桥梁质量我国道路桥梁的质量得到了有效控制和提高。
相关部门对桥梁施工和维护进行了严格的监管,确保了桥梁的安全性和可靠性。
5. 区域差异我国不同地区的道路桥梁发展存在一定的差异。
一线城市和沿海地区的桥梁建设较为发达,而一些西部地区和农村地区的桥梁建设相对滞后。
三、我国道路桥梁的发展趋势1. 智能化发展随着科技的进步,智能化桥梁将成为未来的发展方向。
智能化桥梁可以通过传感器和监控系统实时监测桥梁的结构和运行状态,提前预警并进行维修,从而提高桥梁的安全性和可靠性。
2. 绿色环保未来,我国道路桥梁的建设将更加注重环境保护。
采用环保材料和工艺,减少对自然资源的消耗,降低对环境的影响,是未来桥梁建设的重要发展趋势。
3. 高速化发展随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速,道路交通需求不断增加。
未来,我国将加快道路桥梁建设的速度,提高桥梁的通行能力,以满足日益增长的交通需求。
4. 跨越水域我国拥有众多的河流和湖泊,桥梁建设对于跨越水域的需求将持续增长。
未来,我国将加大对水上交通的投资,建设更多的大型桥梁,以提升水域交通的便利性和效率。
高速铁路车辆—道岔—桥梁耦合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
在高速铁路系统中,车辆、道岔和桥梁是三个重要的组成部分。车辆是铁路 运输的载体,道岔是车辆转换轨道的设备,而桥梁则是跨越障碍物的结构。在实 际运行中,这三个部分的耦合振动会直接影响高速铁路的运行安全和乘坐舒适度。 因此,开展高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动的研究具有重要意义。
高速铁路车辆—道岔—桥梁耦 合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
随着高速铁路的快速发展,车辆、道岔和桥梁的耦合振动问题越来越受到。 本次演示将围绕高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究展开讨论, 旨在深入探讨这一领域的理论模型和分析方法,提出相应的应用研究方向。
未来发展趋势和展望
总之,高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究是涉及多个领域 的综合性研究课题,具有很高的实际应用价值和理论研究意义。通过深入研究和 不断创新,有望为高速铁路的可持续发展提供重要支撑和保障。
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高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
目前,国内外学者已经对高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动进行了大量研 究,取得了一定的成果。主要研究方向包括耦合振动的数值模拟、优化设计和监 测诊断等。然而,仍存在一些不足之处,如缺乏对复杂环境下耦合振动的全面认 识,以及现有研究方法的局限性等。因此,需要进一步深入研究高速铁路车辆、 道岔和桥梁耦合振动理论及工程应用。
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆运行状态监测及故障诊断是保证高速铁路安全运营的重要手段。 通过实时监测车辆的运行状态,可以及时发现并解决潜在的安全隐患。同时,对 故障进行诊断和预警,可以避免事故的发生,提高运营效率。在监测和诊断过程 中,可以利用物联网、大数据和人工智能等技术,建立一个全面的监测体系,实 现对车辆、道岔和桥梁状态的实时监控和智能分析。
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势引言概述:道路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,对于我国经济社会发展起着重要的支撑作用。
近年来,我国道路桥梁建设取得了长足的发展,但仍面临一些挑战。
本文将从五个方面分析我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势。
一、道路桥梁建设规模的扩大1.1 城市道路桥梁建设的加快:随着城市化进程的加速,我国城市道路桥梁建设规模不断扩大。
城市道路桥梁的建设不仅解决了交通拥堵问题,还提高了城市交通效率。
1.2 农村道路桥梁建设的推进:我国农村地区道路桥梁建设也在不断推进,这有助于促进农村经济发展和农民生活水平的提高。
1.3 公路桥梁建设的加强:公路桥梁作为我国交通网络的重要组成部分,其建设也得到了加强。
公路桥梁的建设不仅提高了公路运输效率,还促进了区域经济的发展。
二、桥梁技术的创新与进步2.1 高性能材料的应用:随着科技的进步,高性能材料在桥梁建设中的应用越来越广泛。
高性能材料的使用可以提高桥梁的承载能力和耐久性。
2.2 结构形式的创新:桥梁结构形式的创新也是我国桥梁技术进步的重要方向。
例如,斜拉桥、悬索桥等新型桥梁结构的应用,不仅提高了桥梁的美观性,还增加了桥梁的承载能力。
2.3 智能化技术的应用:智能化技术在桥梁建设中的应用也越来越广泛。
例如,智能监测系统可以实时监测桥梁的结构安全性,提高桥梁的运行效率和安全性。
三、桥梁养护与管理的改善3.1 桥梁养护技术的提升:我国桥梁养护技术不断提升,采用先进的养护技术可以延长桥梁的使用寿命,减少维修成本。
3.2 桥梁管理体制的完善:桥梁管理体制的完善也是我国桥梁发展的重要方面。
建立健全的桥梁管理机构,加强桥梁的日常巡查和维护,有助于提高桥梁的运行安全性。
3.3 桥梁数据管理的加强:随着信息技术的发展,桥梁数据管理也得到了加强。
建立桥梁数据库,可以实现对桥梁信息的全面管理,为桥梁养护提供科学依据。
四、桥梁绿色可持续发展4.1 绿色材料的使用:在桥梁建设中,绿色材料的使用可以减少对自然资源的消耗,降低对环境的污染。
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势标题:浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势引言概述:道路桥梁是国家基础设施建设的重要组成部分,也是城乡发展的重要支撑。
我国道路桥梁建设经历了多年的发展,取得了显著的成就。
然而,在快速城市化和经济发展的背景下,道路桥梁建设面临着新的挑战和机遇。
本文将从我国道路桥梁的现状和发展趋势两个方面进行探讨。
一、现状分析1.1 道路桥梁总体规模扩大我国道路桥梁建设规模不断扩大,桥梁总量逐年增加。
城市化和交通需求的增加,推动了道路桥梁建设的快速发展。
1.2 技术水平不断提升我国道路桥梁建设技术水平不断提升,桥梁结构越来越复杂,设计和施工技术不断创新,确保了桥梁的安全性和稳定性。
1.3 区域发展不平衡尽管我国道路桥梁建设取得了显著成就,但在不同地区和城乡之间仍存在发展不平衡的现象,一些地区的桥梁建设滞后,影响了当地的经济发展。
二、发展趋势展望2.1 绿色智能化发展未来,我国道路桥梁建设将更加注重绿色环保和智能化发展,推动桥梁建设与生态环境的协调发展。
2.2 高速化和大跨度化随着城市化和交通需求的增加,未来道路桥梁建设将趋向高速化和大跨度化,以满足日益增长的交通需求。
2.3 技术创新和国际合作未来,我国道路桥梁建设将更加注重技术创新和国际合作,引进先进技术和管理经验,提升我国桥梁建设的水平和质量。
结语:总的来说,我国道路桥梁建设取得了显著成就,但也面临着新的挑战和机遇。
未来,我国道路桥梁建设将更加注重绿色智能化发展,推动高速化和大跨度化,加强技术创新和国际合作,努力实现道路桥梁建设的可持续发展。
希望我国道路桥梁建设能够更好地为城乡发展和经济繁荣做出贡献。
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势
浅谈我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势我国道路桥梁是交通基础设施的重要组成部份,对国民经济的发展和社会的进步起着至关重要的作用。
本文将对我国道路桥梁的发展现状及其发展趋势进行浅谈。
一、我国道路桥梁的发展现状近年来,我国道路桥梁建设取得了显著的成就。
随着经济的快速发展和城市化进程的加快,道路桥梁的需求量不断增加。
根据统计数据显示,截至2022年底,我国的公路总里程已经超过了5.2万公里,其中高速公路里程达到了1.4万公里。
同时,我国的桥梁数量也不断增加,各类桥梁的总数已经超过了100万座。
在技术方面,我国道路桥梁的设计、施工和维护水平也得到了显著提高。
近年来,我国桥梁工程采用了许多新技术和新材料,如预应力混凝土、复合材料等,大大提高了桥梁的承载能力和使用寿命。
同时,我国在桥梁建设领域也积累了丰富的经验和技术力量,能够独立设计和建设各类复杂的大型桥梁工程。
二、我国道路桥梁的发展趋势1. 智能化发展:随着信息技术的不断进步,智能化已经成为道路桥梁发展的重要趋势。
未来,我国的道路桥梁将会更加智能化,通过传感器、无线通信等技术手段,实现桥梁的实时监测和远程控制,提高桥梁的安全性和可靠性。
2. 绿色环保:在道路桥梁的建设过程中,越来越注重环境保护和可持续发展。
未来,我国将进一步推广使用环保材料和技术,减少对自然资源的消耗,降低对环境的污染。
同时,还将加强桥梁的生态修复和景观设计,使桥梁与周围环境相协调。
3. 大跨度、大断面:随着城市化进程的推进,我国越来越需要建设大跨度、大断面的桥梁,以满足城市交通的需求。
未来,我国将继续发展大跨度桥梁技术,探索新的桥梁结构形式,提高桥梁的承载能力和抗震性能。
4. 高速化:我国的高速公路建设已经取得了巨大的成就,未来还将继续推进高速公路网络的建设。
高速公路的发展将进一步促进经济的发展和地区的互联互通。
5. 综合交通枢纽:未来,我国将加强道路桥梁与其他交通方式的衔接,建设综合交通枢纽。
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。
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公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势探究
发表时间:2018-06-05T15:37:22.220Z 来源:《基层建设》2018年第11期作者:温海珍[导读] 摘要:经济全球化的发展,虽然我国经济在与各国经济的竞争中取得了显著的成就,但暴露出的交通物流等方面的问题成为我国经济发展的短板。
与交通物流息息相关的因素可归为两个方面:第一方面为运输工具,即各类车辆的总称。
身份证号码:45212419850701xxxx 广西南宁 535008 摘要:经济全球化的发展,虽然我国经济在与各国经济的竞争中取得了显著的成就,但暴露出的交通物流等方面的问题成为我国经济发展的短板。
与交通物流息息相关的因素可归为两个方面:第一方面为运输工具,即各类车辆的总称。
第二类为交通工具的载体,即本文讨论的主体“公路和桥梁”。
现阶段,公路和桥梁建设的速度远远赶不上交通工具普及的速度。
车辆与公路桥梁耦合振动造成的公路和桥梁的
损伤已成为制约物流发展的主要方面。
因此,分析公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势具有重要意义。
关键词:公路桥梁;车辆耦合振动;现状;发展趋势汽车以一定的速度过桥时,由于车辆轴重及速度效应,会引起桥梁结构振动,而桥梁的振动又反过来影响车辆的运行。
桥面不平整、桥头引道等因素的存在以及车辆各旋转部分的作用,更加剧了桥梁和车辆之间振动的相互影响[1]。
这种相互作用、相互影响的问题就是公路车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
当公路车辆的振动频率与桥跨的振动频率一致时,即形成共振。
本文主要对公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势进行探究。
1.公路桥梁与车辆耦合振动研究现状
由于实际中车桥耦合振动系统本身的复杂性,并且车型和桥型的种类繁多,以及引起振动的各种激振源的随机性,古典理论显然不能全面合理的模拟车桥耦合振动问题。
直到20世纪60年代~70年代以后,电子计算机和有限元方法的问世和发展,使得车桥耦合振动的研究有了飞速的进步。
人们可以建立比较真实的车辆和桥梁的空间计算模型,然后用数值模拟法计算车辆和桥梁系统的耦合振动效应。
现代车桥振动理论以考虑更接近真实的车辆分析模型和将桥梁理想化为多质量的有限元或有线条模型为主要特点,同时,着重研究道路路面的不平整对荷载效应的影响,对于车辆加速、制动减速效应等复杂的随机因素也进行了一些研究[2]。
除简支梁桥之外,连续梁桥、悬索桥、斜拉桥等也逐步涉及。
到目前为止,人们对简支梁桥的车桥共振问题的理论和实验研究己经比较系统化,对其它某些桥型,像连续梁桥、索承桥、污工拱桥,也有一定程度的研究成果。
1970年,Veletsos和Huang等早期研究者将桥梁理想化为具有集中质量和粘性阻尼的有限自由度梁,考虑了二维平面多轴拖车荷载作用。
Chatterjee和Datta把桥梁理想化为正交各向异性板和集中质量分布模拟的梁,分析简支梁桥上车辆刹车和其初始弹力的影响。
1987年,毛清华在其博士论文中,对公路汽车荷载作用下的山东胜利大桥(跨度280m)的动力效应进行了理论分析和试验研究。
其将斜拉桥理想化为弹性支持连续梁模型,考虑一辆STEYR-1491型多轴载重汽车匀速过桥时在跨中受到高70mm的半正弦波(模拟路面不平顺的影响),计算出斜拉桥跨中截面弯矩反应时程曲线,得到弯矩的动态增量为0.29,与实测值接近。
1992年,Wang T L和Huang D Z研究了一座主跨为128m的公路斜拉桥的车桥耦合作用。
桥梁模拟为平面杆件系统,考虑桥梁恒载的几何非线性影响;汽车模拟为7个自由度的3轴车辆分析模型,并考虑车辆悬挂系统的非线性;路面采用随机数值方法根据公路路面粗糙度功率谱密度函数模拟出好、一般、差三种公路路面,运用振型叠加法求解车桥系统的振动响应以及冲击系数。
研究表明,在非常好的路面情况下,斜拉桥各位置的冲击系数在车辆25km/h―120km/h范围内均小于20,但是冲击系数随着路面粗糙度的增加而增大。
此外,斜拉桥在墩底及靠近桥塔的主梁截面产生较大的冲击系数,而在靠近主跨跨中的主梁截面中引起的冲击系数较小。
2000年,我国学者林梅、肖盛燮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[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。
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。
2.车桥耦合振动研究的发展趋势
2.1车辆分析模型的进一步完善
近年来各国学者在建立合理的车桥相互作用的模型方面进行了大量的研究。
但是,大多仅限于二维平面内的分析,而对于车辆动载产生的空间效应却很少涉及,主要是因为考虑空间效应的车桥相互作用问题更加复杂。
虽然在二维平面内的简化模型对于支配振型为纵向弯曲的桥梁是准确的,但实际中有不少桥梁还呈现扭转与横向弯曲振型,如按照二维模型分析,则弯曲基频不能给出准确的动荷载增量。
车辆的竖向振动模型、横向振动模型和空间振动模型都值得进一步研究。
2.2车桥随机振动研究和动力可靠度问题
国内以前对桥梁的设计计算多采用确定性分析方法,即认为桥梁所受的力均是确定性的,因此,桥梁在荷载作用下的响应也是确定性的。
然而实际中,作用于桥梁上的各种力及桥梁自身的各种响应包含了许多不确定性因素——随机因素,如桥梁上通行的汽车的车型、重量、速度、车距和桥面的不平整、作用于桥上的风载、水对桥墩的冲击力、地震动等以及桥梁材料的不均匀性、施工过程中的误差、车辆加速和制动减速效应等等。
因此,有必要对车桥系统随机振动进行分析。
2.3冲击系数的进一步研究
在我国现行的桥梁设计规范中,都是以冲击系数来描述移动车辆-桥梁系统相互作用的强迫振动和车辆对桥梁的动力冲击效应。
采用冲击系数描述车辆荷载对桥梁的动力作用出于两方面的便利: 1)关系简单,便于设计中应用;2)很少发生由于车辆荷载作用而直接导致的破坏。
但是,使用冲击系数也有明显的缺点:1)我国现行的桥梁设计规范将汽车荷载分为四个等级,冲击系数却采用相同的计算公式,显然这是和实际不相符合的;2)实际中,冲击系数与跨径关系的离散性很大,因而将冲击系数表示为跨径或加载长度的函数是不尽合理的;3)对于桥梁各个不同的部位,车辆荷载作用下的冲击效应也不一致,特别是大跨桥梁的某些部位,如斜拉桥的拉索、拱桥的吊杆等,因车辆振动荷载引起的冲击效应远远大于整体结构的冲击效应。
因此,进一步深入研究车桥振动的冲击系数,使其更加合理,为工程实际提供更可靠的参考,具有重要的理论意义和实用价值。
3.结语
近年来,随着交通事业和桥梁结构的发展,桥梁的动力响应越来越多的制约着桥梁的安全和使用,因此关于公路桥梁在移动汽车荷载作用下的研究受到桥梁工程师的广泛关注。
随着计算机技术和数值分析理论的发展,以及广大桥梁研究者的不断探索与努力,公路车桥耦合振动研究必将日益走向完善和成熟。
本文首先简要回顾了公路车桥耦合振动早期的实验研究和古典分析理论,之后对今后该领域的发展趋势作了初步探讨,供有关研究者参考。
参考文献
[1]李明华. 公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势[J]. 建筑工程技术与设计, 2014(25).
[2]郭杰, 郝建华. 公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势[J]. 工业b, 2015(11):222-222.
[3]陈柯, 吴实渊, 王睿喆,等. 公路桥梁与车辆耦合振动控制研究现状综述[J]. 科技创新与应用, 2013(12):168-168.。