上承式钢管混凝土拱桥车桥耦合研究

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1、四川I建筑科学研究第39卷第6期70SichuanBuildingScience2013年12月上承式钢管混凝土拱桥车桥耦合研究袁文强，蒲黔辉，李凯(西南交通大学土木工程学院，四JII成都610031)摘要：对于车桥耦合振动的研究，目前比较多的是以移动荷载和移动质量这两种简化方法来模拟车辆通过桥梁时的情况，移动荷载简化模型由于计算方便，所以在目前车桥耦合振动分析中应用得比较多，但是由于移动荷载的研究方法没有考虑质量的惯性力的作用，所以该分析方法与实际情况存在一定的差距，本文以落步溪大桥荷载试验为依

2、据，分析了移动荷载作用下桥梁结构的加速度，分析了移动荷载模型这种计算方法对于钢管混凝土拱桥车桥耦合分析的可靠性和适用条件。关键词：车桥耦合振动；动挠度；加速度；横向振幅；落步溪上承式钢管混凝土拱桥中图分类号：TU399文献标志码：A文章编号：1008—1933(2013)06—070—04Researchofvehicle-bridgecouplingfordecksteelpipeconcretearchbridgesYUANWenqiang，PUQianhui，LIKai(SouthwestJ

3、iaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Themostcommonlyusedmethodsforresearchofvehicle—bridgecouplingvibrationareadoptingmovingloadmodelormovingmassmodeltosimulatetheconditionofvehiclespassingthroughbridge．Themovingloadmodeliswidelyusedforitsco

4、nvenienceofcompute，yetduetoitselidingofqualityinertiaforcethismethodexistssomedifferencewiththeactualsituation．BasedontheloadtestofLuobuxiBridge，thepaperstudi—esthebridgeaccelerationundermovingloadandanalysesthereliabilityandconditionsofapplicationfor

5、movingloadmodelappliedindecksteelpipeconcretearchbridges．Keywords：vehicle—bridgecouplingvibration；dynamicdeflection；acceleration；horizontMamplitude；decksteelpipeconcretearchbridgesinLuobuxi0引言具有重大意义。1移动荷载法车桥耦合振动基本原当车辆在桥梁上行驶时，由于轨道的不平顺性理等会引起桥梁的振动，桥梁的振动又

6、会影响车辆的振动，这就引起了车辆桥梁的耦合振动。铁路桥梁将车桥系统在轨道接触处划分为车辆和桥梁两的车桥耦合研究一直倍受桥梁工作者的关注，但是个子系统，建立分离的桥梁和车辆运动方程，本分析由于车辆荷载是一个移动荷载，同时也具有一定质也将车桥系统分为车辆和桥梁两个子系统，车辆考量，所以车辆和桥梁的耦合系统的动力特性随着车虑车体和每个转向架5个自由度(浮沉、横摆、侧辆的移动而不断变化，这就使得车桥耦合研究起来滚、摇头、点头)，每个轮对考虑4个自由度(浮沉、特别复杂，对于落步溪大桥，很容易因为列车的冲击横

7、摆、侧滚、摇头)，建立车辆运动方程，桥梁系统用作用而产生强烈的振动，所以，基于对桥梁的动力响有限元法对该桥进行空间动力分析。模型简化了桥应和行车的平稳性、安全．1生的考虑，对钢管}昆凝土拱面上的附属设施，在计算中将其质量等效到各相应桥的车桥耦合振动进行研究非常有必要。特别是跨的材料中。将该桥每个单元在整体坐标系下的单元度比较大的钢管混凝土桥梁，车桥耦合振动的研究刚度矩阵及质量矩阵分别组集，形成整个结构的刚度矩阵和质量矩阵，得到桥梁振动微分方程如下：一●收稿日期：2012-06—18[]{}+[c]

8、{}+[K]{b}={}作者简介：袁文强(1987一)，男，陕西咸阳人，硕士研究生，研究方向(1)为新建桥梁及既有桥梁结构的研究与评估。E—mail：yuanwenqianghit@163．con其中，[M]、[c]、[]分别为桥梁的质量矩阵、阻袁文强，等：上承式钢管混凝土拱桥车桥耦合研究71尼矩阵及刚度矩阵；{F}为作用在桥梁上的节点力管混凝土结构设计与施工规程》，由相应的混凝土矢量；[C]为瑞利阻尼，[C]=OL[M]+卢[]。和钢管特性换算求得。采用空问杆系单元建立用于根据轮