車橋耦合振動系統(tǒng)安全性與車輛舒適性分析.pdf

1、當今，我國一些新型大跨度公路橋梁相繼建成，車速逐漸提高，交通量不斷增加，使得部分橋梁長期處于超負荷狀態(tài)。針對新形勢下出現的情況，研究大跨度公路橋梁車橋耦合振動系統(tǒng)安全性和車輛舒適性具有重要的理論和現實意義。
　　 本文在數值分析軟件MATLAB平臺上，運用三角級數法將橋面不平順模擬為具有各態(tài)歷經的平穩(wěn)隨機過程。根據有限元法建立大跨度公路斜拉橋三維分析模型，將車輛模擬為9個自由度的集中質量-彈簧-阻尼體系，把車輛和橋梁結構看成相互

2、作用的兩個子系統(tǒng)，分別建立兩者的振動微分方程，通過位移協(xié)調和力的平衡條件形成車橋系統(tǒng)的耦合振動微分方程。采用Newmark-β法，利用有限元分析軟件ANYSYS編寫了迭代計算的APDL(參數化設計語言)命令流，分析了主跨為550m的福建長門大跨度公路斜拉橋的車橋耦合振動系統(tǒng)安全性和車輛舒適性。得出以下結論:
　　 1.隨著橋面不平順狀況的惡化，主跨跨中鋼箱梁截面應力峰值和主跨最外側拉索應力峰值增大;車輛側傾安全系數逐漸降低;車輛

3、加權振動加速度均方根值逐漸增大。
　　 2.隨著車速的增加，主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、剪應力峰值增大，軸向應力峰值出現較小波動，主跨最外側拉索應力峰值總體上成增大趨勢;車輛側傾安全系數逐漸降低;車輛加權振動加速度均方根值逐漸增大。
　　 3.隨著車重的增加，主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、軸向應力峰值、剪應力峰值以及主跨最外側拉索應力峰值都逐漸增大;車輛側傾安全系數先增大后小幅下降;車輛加權振動加速度均方根值逐漸減

4、小。
　　 4.主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力、軸向應力峰值隨著懸架剛度的增大而增加，剪應力峰值先略有減小，后又小幅增加，主跨最外側拉索應力峰值先降低，后又略有增大;車輛側傾安全系數先略有增大后又緩慢小幅下降;車輛加權振動加速度均方根值逐漸增大。
　　 5.主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、軸向應力峰值、剪應力峰值以及主跨最外側拉索應力峰值均隨著車輛輪胎剛度的增加而增大;車輛側傾安全系數逐漸減小;車輛加權振動加速度均方根值逐漸

5、增大。
　　 6.隨著車輛輪胎阻尼的增加，主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、剪應力峰值均緩慢增加，軸向應力峰值只出現微小波動，主跨最外側拉索應力峰值逐漸增加;車輛側傾安全系數逐漸增大;車輛加權振動加速度均方根值逐漸減小。
　　 7.隨著車隊相對于橋梁中心線的偏移量增加，主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值逐漸增大，而軸向應力峰值只出現小幅波動，剪應力峰值略有減小;主跨最外側拉索應力峰值逐漸增大;車輛側傾安全系數和加權振動加速度均

6、方根值均無明顯變化。
　　 8.隨著車距的增加，主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、軸向應力峰值、剪應力峰值及拉索應力峰值都大幅減小;車輛側傾安全系數和加權振動加速度均方根值均無明顯變化。
　　 9.主跨跨中鋼箱梁截面彎曲應力峰值、軸向應力峰值、剪應力峰值及拉索應力峰值都隨著車隊的增多而逐漸增大;車輛側傾安全系數和加權振動加速度均方根值均無明顯變化。
　　 本文從實用的角度出發(fā)，系統(tǒng)地研究了多種車輛與橋梁參數對車橋耦