随机车流作用下大跨度悬索桥振动分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 随机车流作用下大跨度悬索桥振动 分析 摘 要：引入元胞自动机随机车 流模拟方法，采用已建立的能考虑车辆 空间振动的 18 个自由度整车模型模拟 车流中重型车辆，利用单自由度车辆模 型模拟车流中其他车型，模拟了能考虑 邻近车辆对车流的影响桥上随机车流模 型.通过车轮与桥面间的变形与接触力协 调关系，建立了桥梁与车流耦合作用下 运动方程.分析表明：车流中相邻车辆是 否考虑对桥梁振动位移的影响较大，且 随机车流作用下引起的悬索桥主梁及索 塔的空间振动不能被忽视. 中国论文网 /4/view-12867670.htm 关键词：桥梁；振动；车流；桥 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 面不平整度 中图分类号：TU311.3；TU352.1 文献标志码：A 在研究桥梁车辆耦合振动时，以 往大多数研究人员主要考虑桥梁在移动 车辆荷载作用下的竖向振动.近年来，研 究人员开始分析移动车辆荷载作用下桥 梁横向振动1-3.然而，以往研究都忽略 汽车引起的横向及纵向力对桥梁的作用， 进而在多数研究中忽略了桥梁在随机车 流作用下的横向和纵向振动.对于像悬索 桥这种大跨度桥梁来说，忽略桥梁在随 机车流下的三维振动可能会导致与实际 情形不符4-5. 在现有随机车流作用下桥梁振动 的研究中，常将随机车流简化为既定的 多车辆分布模式 6-7.对于大跨度桥梁 而言，这样的简化并不能准确预测实际 车辆的动态性能8. 基于元胞自动机的 随机车流模拟，由于其可分析车流行驶 状态中各车辆的随机特征，而逐渐引起 研究者的重视并被用于分析道路或桥梁 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 上车流分布特征，但较少用于车流作用 下桥梁振动的研究领域9-10. 基于已建立的能考虑车辆三向振 动的 18 个自由度整车模型，引进了改 进的元胞自动机模型并考虑邻近车辆对 车流的影响.通过车轮与桥面间的变形与 接触力协调关系，建立了桥和车流耦合 作用运动方程.数值分析表明：本文提出 的车桥耦合模型能合理研究大跨度悬索 桥在随机车流下的空间振动. 1 车流桥梁耦合系统的研究方法 1.1 车辆模型运动方程 2.3 车流中是否考虑邻近车流影 响的比较 下列分析中，桥面粗糙度等级为 好，交通流占有率分别为畅通交通流量 =0.07，稀疏交通流量 =0.15 和密集交 通流量 =0.3 三种.桥梁的三维动态响 应分析结果如图 6图 10 所示. 图 6 为两种典型车流作用下加劲 梁跨中和四分之一跨处的竖向位移时程 曲线.由图可知，考虑邻近车流影响时所 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 对应的最大竖向位移值小于不考虑邻近 车辆影响时所对应的最大竖向位移.如本 例中，跨中最大Q 向位移在不考虑邻 近车流影响和考虑邻近车流影响下所对 应梁的最大值分别为 12.11 cm 及 15.02 cm.该现象也许是由于考虑邻近车辆的 影响，车流中的车速与车间距发生变化 所致. 3 结 论 基于已建立的能考虑车辆三向振 动的 18 个自由度整车模型，引进改进 的元胞自动机模型并考虑邻近车辆对车 流的影响，通过车轮与桥面间的变形与 接触力协调关系，分析了车流作用下悬 索桥的振动响应.数值分析表明： 1）本文提出的桥梁车流耦合模 型能合理研究大跨度悬索桥在随机车流 下的空间振动. 2） 随机车流作用下，未考虑邻 近车辆影响时所对应的桥梁位移大于考 虑邻近车辆影响时对应的桥梁位移值， 如跨中最大竖向位移在不考虑邻近车流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 影响为 12.11 cm，而考虑邻近车流影响 下所对应的最大值为 15.02 cm.因此，车 流中相邻车辆考虑与否对桥梁振动位移 的影响不能被忽视. 3） 随机车流作用下引起的悬索 桥主梁及索塔的空间振动不能被忽视.如 主梁的纵向位移可达 5.33 cm，该位移 可能会加速桥梁末端伸缩缝的损坏；塔 顶纵向位移可达 12.03 cm，该位移值会 增加悬索桥的缆索及索塔结构的附加应 力，从而加速结构损坏，在设计中应被 足够重视. 4） 悬索桥振动响应随在桥面条 件等级变差而增加.如桥面状况等级由好 变差时，跨中最大竖向位移由 20.61