【摘 要】
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随着现代交通与物流业的发展,车辆日益增加,车辆在桥梁上行驶,是一种耦合作用的过程,但随着桥梁的老旧,会出现较大的路面不平整度和路面障碍物,车辆在不平整的路面上行驶会让车桥间的耦合作用复杂化,当车辆遇到路面障碍物会时发生跳车现象,跳车冲击下会进一步加剧桥梁的振动,关于跳车冲击下车桥耦合振动的研究,目前大多都是基于简单的梁或简支梁来研究,显然不能满足现代桥梁发展的要求,因此本文基于变截面连续梁桥展开研
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随着现代交通与物流业的发展,车辆日益增加,车辆在桥梁上行驶,是一种耦合作用的过程,但随着桥梁的老旧,会出现较大的路面不平整度和路面障碍物,车辆在不平整的路面上行驶会让车桥间的耦合作用复杂化,当车辆遇到路面障碍物会时发生跳车现象,跳车冲击下会进一步加剧桥梁的振动,关于跳车冲击下车桥耦合振动的研究,目前大多都是基于简单的梁或简支梁来研究,显然不能满足现代桥梁发展的要求,因此本文基于变截面连续梁桥展开研究。首先建立车辆的1/4模型,运用结构动力学知识进行理论分析,得出车辆的振动平衡方程,后考虑桥梁几何非线性因素,建立了桥梁振动平衡方程,将二者联立得到适用于本文计算的车桥耦合振动平衡方程。然后描述了冲击力随时间的作用规律,确定跳车时间分段,运用能量守恒原理推导出了冲击力峰值与冲击系数的计算公式,后又描述了在冲击阶段和冲击回稳阶段,冲击力随时间的变化公式。推导出每个跳车时间段的车桥耦合振动方程,得到了跳车冲击过程中的车桥耦合振动方程,并选用适用于本文计算的Newmark-β法对车桥耦合方程进行数值求解。介绍适用于本文计算的路面不平整表达方法,运用Matlab编程模拟A、B、C、D级路面不平整度。计算了在不同路面等级下桥梁的竖向位移响应,随着路面不平整度的提高,桥梁的竖向位移曲线抖动的越厉害,位移幅值也随之增大。后研究车辆遇到障碍物发生跳车的情况,计算出不同跳车高度下车桥耦合振动响应,结果表明:随着跳车高度的增加,跨中位移峰值随之增加;不同跨跨中发生跳车,发生跳车跨位移峰值最大,离跳车跨越远,峰值越小,峰值出现的时刻并不遵循此规律;综合考虑车轮和悬架刚度来看,其对跳车作用下桥梁的响应影响并不明显;B级路面,车速20m/s附近,存在一个或数个由速度控制的共振点,该工况下发生跳车,位移峰值达到最大;不同车重下车桥耦合振动响应,随着车重的增加,位移响应随之变大,跨中位移峰值与车重近似成线性增加。本文针对考虑桥梁几何非线性的问题进行了相关研究,研究了考虑与忽略桥梁几何非线性时第一跨和中跨跨中位移响应,研究表明,相较于忽略桥梁几何非线性,考虑桥梁几何非线性情况下的跨中位移整体上略小,且差异化主要表现在车辆行驶到中跨跨中附近,在跳车冲击作用下,这种差异具有显著的增加。
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