風(fēng)—汽車(chē)—橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析及程序設(shè)計(jì).pdf

1、風(fēng)—汽車(chē)—橋梁系統(tǒng)是由自然風(fēng)、公路車(chē)輛(汽車(chē))和橋梁三者協(xié)調(diào)工作構(gòu)成的統(tǒng)一力學(xué)作用體系。由于風(fēng)與橋梁間的流固耦合作用、車(chē)輛與橋梁間的固體接觸耦合作用和風(fēng)對(duì)車(chē)輛的脈動(dòng)作用，風(fēng)—汽車(chē)—橋梁系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生時(shí)變的耦合振動(dòng)。圍繞風(fēng)、汽車(chē)和橋梁的相互作用，采用一定的動(dòng)力分析模型，以數(shù)值方法為手段，建立了風(fēng)—汽車(chē)—橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析框架。
　　 首先，為在橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)剛度的有效模擬，針對(duì)當(dāng)前常用的基礎(chǔ)剛度模擬方法的局限性，提出一種

2、基礎(chǔ)剛度有限元模擬的正交三梁模型法，其原理是采用具有一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)的三個(gè)正交的梁?jiǎn)卧ㄟ^(guò)聯(lián)合求解確定三個(gè)梁?jiǎn)卧髯缘膭偠忍匦?，從而使三個(gè)正交單元公共節(jié)點(diǎn)處的剛度和承臺(tái)中心的基礎(chǔ)剛度等效。該正交三梁模型可準(zhǔn)確模擬基礎(chǔ)剛度矩陣的各主元素和交叉項(xiàng)，簡(jiǎn)單實(shí)用，便于結(jié)構(gòu)有限元建模，具有推廣價(jià)值。
　　 其次，將靜風(fēng)力及時(shí)域化的抖振力和自激力作為橋梁上的統(tǒng)一風(fēng)荷載，實(shí)現(xiàn)了橋梁顫抖振統(tǒng)一時(shí)程分析。討論了橋梁上風(fēng)荷載的攻角非線性問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上

3、可以從時(shí)域角度全面分析和研究橋梁的顫抖振問(wèn)題。
　　 再次，建立13個(gè)自由度的兩軸汽車(chē)動(dòng)力分析模型，推導(dǎo)了該車(chē)輛模型的振動(dòng)微分方程。針對(duì)車(chē)輛側(cè)傾事故和側(cè)滑事故的評(píng)判準(zhǔn)則，指出采用包含峰值因子的車(chē)輪與地面的作用力作為車(chē)輛事故評(píng)判依據(jù)更為合理，提高了風(fēng)致車(chē)輛事故分析的可靠性，并提出了車(chē)輛折算接觸力和側(cè)滑抗力的概念，將其作為移動(dòng)車(chē)輛安全性分析的評(píng)判指標(biāo)。
　　 最后，將風(fēng)、公路車(chē)輛、橋梁三者作為一個(gè)統(tǒng)一的相互作用系統(tǒng)，建立較為

4、完善的風(fēng)—汽車(chē)—橋梁耦合振動(dòng)系統(tǒng)分析框架?；诿嫦?qū)ο缶幊趟枷?，編制風(fēng)—汽車(chē)—橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析程序WVBroad(Wind-Vehicle-Bridge for Roadway)。運(yùn)用該程序，分別以某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋和混合梁獨(dú)塔斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，進(jìn)行車(chē)—橋系統(tǒng)垂向耦合振動(dòng)和風(fēng)—車(chē)—橋系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)分析。通過(guò)多工況、多因素對(duì)比分析，研究了橋梁動(dòng)力沖擊系數(shù)、側(cè)風(fēng)作用下的車(chē)橋耦合振動(dòng)特性以及車(chē)輛行車(chē)安全性等問(wèn)題。
　　 對(duì)連續(xù)

5、剛構(gòu)橋的車(chē)—橋系統(tǒng)垂向耦合振動(dòng)分析結(jié)果表明：車(chē)輛對(duì)橋梁的動(dòng)力作用主要表現(xiàn)為移動(dòng)車(chē)輪的周期性沖擊；橋梁和車(chē)輛的動(dòng)力響應(yīng)都隨路面不平度增加而增大，由于橋梁剛度較大，車(chē)體的響應(yīng)大小主要取決于路面不平度值；橋梁沖擊系數(shù)主要取決于車(chē)輛的規(guī)律性移動(dòng)和橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性。
　　 對(duì)獨(dú)塔斜拉橋的風(fēng)—車(chē)—橋系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)分析結(jié)果表明：靜風(fēng)通過(guò)對(duì)車(chē)輛的阻力作用使橋梁橫向位移增大，當(dāng)上橋車(chē)輛眾多時(shí)，車(chē)輛上的靜風(fēng)力不容忽視；橋梁為近似流線型的箱形截面