曲线连续梁桥车桥耦合振动及车辆舒适性研究

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公路曲线连续梁桥作为一种被广泛使用的桥型,其车桥系统的动力特性及车辆舒适性理应得到重视,但与直线桥相比,曲线桥的车桥耦合振动及车辆舒适性研究相对比较滞后。因此,这方面研究具有重要的理论意义和工程价值。在总结了大量相关文献,梳理了课题创新与发展的脉络后,确定了本文的研究方向。论述了桥梁车辆的建模方法并进行了验证,在此基础上以实际桥梁为工程背景,建立了某曲线桥三维有限元模型,并建立了9自由度车辆模型。使用傅里叶逆变换法模拟路面不平度。分别对车桥建立振动微分方程,在求解时通过位移和力的协调条件进行耦合,采用Newmrak-β法,以有限元软件ANSYS为运算平台,编制APDL迭代命令流对方程进行求解,并对计算结果进行分析归纳,得到以下结论:(1)相比单车过桥,多车过桥时桥梁的位移和内力会减小,具体规律与桥梁跨度和车距有关。(2)桥梁各方向振动和车辆各项动力响应均受桥梁曲率半径影响较大,它们表现出共同的规律,即曲率半径越小,动力响应越大,且当曲率半径小于150m时,桥梁动力响应受曲率半径影响更显著,半径大于150m时,曲率半径的影响则趋于减弱。曲率半径对桥梁扭转角的影响主要体现在静扭转角上,对冲击系数影响较小。(3)随着车速的增大,桥梁竖向和扭转振动响应总体呈现增大的趋势,并在30m/s车速附近有突增现象。桥梁横向振动位移随着车速的增大而近似线性增大。随着车速的增大,车辆的安全性迅速降低,舒适性则没有体现出明显规律。(4)随着车辆作用位置由曲线内侧移至曲线外侧,桥梁的竖向振动及跨中弯矩呈现增大的趋势,而桥梁的扭转振动和跨中扭矩则随着车辆偏心距数值的增大而增大。车辆安全性与舒适性也随着车辆作用位置由内侧移至外侧而变差,但影响相对较小。
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