車-橋耦合系統(tǒng)的振動分析.pdf

1、橋梁結(jié)構(gòu)動力響應是橋梁結(jié)構(gòu)動力學研究中的一項重要課題。隨著現(xiàn)代公路交通建設飛速發(fā)展,新建橋梁數(shù)量日益增加,其在車輛荷載作用下的動力問題愈加不容忽視,國內(nèi)外不少學者對車-橋耦合系統(tǒng)的動力學問題雖已做了大量工作,但仍有不少問題有待進一步研究。
　　 本文首先研究了車-橋耦合系統(tǒng)固有頻率的問題。建立了耦合系統(tǒng)的振動微分方程,利用特征值方法求得耦合系統(tǒng)的前三階固有頻率隨質(zhì)量比、位置比和剛度比變化的三維圖形、車輛勻速行駛時橋梁跨中撓度的時

2、間歷程曲線,并對跑車仿真實驗法,剎車仿真實驗法和特征值方法得出的結(jié)果進行了比較。數(shù)值仿真結(jié)果表明,車-橋耦合系統(tǒng)的各階固有頻率并非常數(shù),而與系統(tǒng)的質(zhì)量比、位置比和剛度比以及車速等諸多因素有關,若用梁的固有頻率代替耦合系統(tǒng)的固有頻率有時會產(chǎn)生較大的誤差。
　　 其次研究了裝入隔振器的車-橋耦合系統(tǒng)振動問題。建立了車-橋耦合系統(tǒng)的運動微分方程,應用數(shù)值積分法求解。研究了車速、初速度、加速度、隔振器剛度及阻尼對車.橋耦合系統(tǒng)動力響應的

3、影響,對比分析了未裝隔振器與裝入隔振器對車橋耦合系統(tǒng)動力響應的影響。數(shù)值結(jié)果表明,車輛初速度、加速度對耦合系統(tǒng)動力響應有不同程度的影響；隔振器有利于減小耦合系統(tǒng)的動力響應,從而提高橋梁的剛度和強度。
　　 最后研究了多臺變速車輛與橋梁耦合系統(tǒng)的振動問題。建立了車-橋耦合系統(tǒng)的運動微分方程,應用數(shù)值積分法求解。數(shù)值結(jié)果表明,車-橋耦合系統(tǒng)的動力響應并非隨車速、初速度增大而增大；并非車間距越小,耦合系統(tǒng)的動力響應就越大,只有當車間距

4、為零或半個橋跨長時,最大撓度值才近似為單車時的二倍；單車在橋上行駛時,橋梁阻尼對橋梁跨中撓度影響不大。但多車情況下橋梁阻尼對耦合系統(tǒng)的動力響應影響非常明顯,尤其是對橋梁跨中最大撓度的影響。
　　 本文的創(chuàng)新點在于理論上提出并解決如下車-橋耦合系統(tǒng)動力學新問題:
　　 1.建立了車-橋耦合系統(tǒng)固有頻率計算的理論。
　　 2.建立了裝入隔振器的車一橋梁耦合系統(tǒng)動力響應計算的理論。
　　 3.建立了多臺車輛-橋