与铁路桥梁的车-桥耦合振动相比,公路桥由于车辆荷载的随机性以及桥梁自身特点,使得其车-桥耦合振动与铁路桥的车-桥耦合振动有着显著的差异。针对公路桥的这种特点,本着将来可应用或指导实际工程的目的,基于国家自然科学基金项目—“一种基于元胞自动机车流的公路桥三维耦合振动分析方法研究”(项目批准号:51208125),给出了一种可应用于公路桥梁分析的车流-公路桥耦合振动分析方法,具有重要的现实意义,对揭示实际车流作用下车-桥耦合系统动态响应变化规律有重要的理论价值。主要开展了以下工作:引入微观交通流理论-元胞自动机模型,考虑司机驾车行驶时可能采取的行为(加速、减速、刹车、换道)及公路桥上影响车辆行驶的交通规范(安全车距、车辆限速、高速公路最低限速),模拟公路桥梁上的随机车流,给出了不同车流密度情况下的车辆运行状况,并与航测车辆轨迹图对比,验证了分析方法的正确性。基于谐波叠加法,以二维路面谱为基础,从空间路面频率谱出发,拓展到三维空间内的路面谱,给出了三维路面不平度的模拟方法,并将其考虑进公路桥耦合振动分析过程中。基于车流模拟结果和路面不平度模拟结果,结合ANSYS建模技术,建立起ANSYS整体环境下的车流-三维桥耦合振动分析模型,分析模型中的桥梁模型与车辆模型、车辆模型之间均相互独立,通过APDL命令完成随机车流过桥时的耦合振动分析,给出车流-公路桥梁三维耦合振动分析结果,并与理论分析结果对比,验证了方法的正确性。然后,以一混凝土连续箱梁桥为例,模拟了该桥上的随机车流,建立ANSYS整体环境下该桥梁的车流-三维桥耦合振动模型,分析了不同因素(路面不平度,车流密度,限速条件)对车-桥系统振动响应的影响,得到不同行车工况下的分析结果:在相同路面的等级下,相对于单车辆过二维桥的情况,车流-三维桥耦合振动的冲击系数偏小;当车流密度比较大时,不管是中间跨还是边跨的控制截面动挠度峰值,明显大于低密度车流时的情况;随着桥上最大限速的降低,桥梁相应的控制截面动挠度峰值不断变小;最后,论文探讨了车-桥系统的时变频率问题,给出了车流作用下实际桥梁结构的频率分析方法,分析结果表明车流-桥系统的时变频率始终小于桥梁自身的频率,随着车流密度的增加,车流-桥系统的时变频率减少。