连续梁桥在车辆荷载作用下空间振动特性分析

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1、s一⋯G—s◎轴左右车轮的竖向平动。车轮、轮轴、操纵机构、刹车4车一桥耦合振动参数分析等部件的质量则分别集中于四个质量块中(m采用模态综合法，用有限元软件ANSYS计算桥)[。f={，￡4梁的振动模态，通过MATLAB求解车一桥耦合振动方程。设车辆从车头驶入桥梁到车尾离开桥梁结束。b2bl毒～一⋯一一⋯本文仅考虑单辆车通过桥梁的工况，车辆人桥前，桥梁在自重作用下处于静止状态。桥梁阻尼系数取为0．03[1]。通过参数分析，确定各参数对车一桥系统动力响应影响。分析参数包括：车道位置、路面不平度、车速。具体参数分布见表3。●ZlZ1

2、表2桥梁和车辆模型的自振频率Hz0一一XD1．序号桥梁模型序号桥梁模型序号车辆模型l1．083106．3O813．21522．012ll7．O5624．26632．609127．39635．419图4三维7自由度车辆模型42．683138．122419．199其中，车辆模型的几何尺寸、质量分布、阻尼系数、53．952148．3265l9．767刚度系数等参数详见表1。63．969158．988621．627表1车辆模型计算参数74．276169．976722．014计算参数符号数值单位85．3861710．323车体质量例25

3、．53e3kg96．0001811．047俯仰转动惯量．厂55．259e3kg·m表3车桥耦合振动分析参数侧滚转动惯量J6．893e3kg·m序号参数参数范围悬架黏滞阻尼系数C1，C2，C3，C“20e3N×s／ml车道TR1，TR2前轴悬架刚度系数1，1124．0e6N／m2路面不平度等级0(理想)，B(好)，C(中)，D(差)后轴悬架刚度系数3'48．0e6N／m3车速V一40．6O．8Okm／h前轴轮胎质量ml，?~lt2445kg后轴轮胎质量7~lt3，17It4890kg4．1路面不平度的影响轮胎黏滞阻尼系数C￡l，

4、C￡2，C￡3，C420e3N×s／m路面不平度具有很强的随机性，本桥例验算运用前轴轮胎刚度系数，1'rQ22．25e6N／mmatlab自编程序，用三角级数法模拟了国际标准化协后轴轮胎刚度系数”t3't48．0e6N／m会制定的ISOSCI／WG4标准规定的路面谱产生的路面不平度样本，分析路面不平度对桥梁动力响应的影X向前轴重心间距“13．479响。分别考虑0(理想)，B(好)，C(中)，D(差)四种路Y向前轴一重心间距M21．O21面不平度作为车一桥系统模型的输入。图5～图6为Z向前轴一重心间距1，7220．9车辆分别通过

5、车道1时，跨中3号截面处(a，b，C，d)各点静挠度曲线图和在0(理想)，B(好)，D(差)三种路面3自振分析不平度下位移响应，过桥速度60km／h。其中，X表示利用ANSYS求解桥梁模型前18阶振型，桥梁模车头距离桥头位置，y代表竖向位移。型及车辆模型的自振频率见表2。No．12016上么堍31◎×10-3a点响应×10—3b点响应4422{o{0一2一2一d一d一6-605Olo015020025030005010o150200250300x／m×10-3c点响应xl0—3d点响应44220O暑苫一2一2-4-6-605O

6、1001502002503000501oo150200250300x／m】【，m图5车辆通过车道1时跨中3号截面各点位移响应(V=60km／h)~10—3a点响应5OO专—lO一100501oo150200250300050loo15020o2503oox10-3d点响应00{-10O501001502oo250300050100150200250300图6车辆通过车道1时跨中3号截面各点位移响应(V-60km／h}32上踢么姥No．12016◎可见，路面等级越差，动力响应越明显。不同的路表4车辆通过车道1不同工况下跨中位移极

7、值nnn面不平度激励，使桥面最大位移响应的位置有所不同。静力作用B级路面(好)D级路面(差)D级路面测点因此，分析车辆与桥梁耦合振动时，路面不平度是个很X／mY／mmX／mY／mmX／mY／ram冲击系数117．35．607117．75．903123．37．0901．264重要的因素。并且，对比表4和表5可以发现，车辆行b117．05．504117．85．815123．37．0511．281驶于不同的车道对桥梁跨中3号截面处竖向位移影响117．35．407117．85．740122．87．012l_297很小。d117．05．

8、288118．05．651123．37．0731．3384．2车速的影响表5车辆通过车道2不同工况下跨中位移极值nlnl鉴于本课题的实际情况，路面等级设为‘好’和静力作用B级路面(好)D级路面(差)D级路面‘差’的情况下，分别研究车速为40km／h、60km／h、测点X／mY