不同车辆模型对T型刚构桥冲击系数的对比的研究.pdfVIP

122．不同车辆模型对T型刚构桥冲击 系数的对比研究 桂水荣 陈水生 (华东交通大学土木建筑学院) 摘 要：根据载重汽车及T型刚构桥的结构特点，提出了考虑桥面不平顺影响下四种车辆模 型(移动弹簧质量车模型、四分之一车模型、二分之一车模型及整车模型)的车桥耦合振动模型．采 用模态综合法并结合数值积分法求解耦合系统方程。以乔木湾乐安河T型刚构桥为工程背景．结 合实测桥面不平顺曲线，研究了不同车辆模型对T型刚构桥在单车荷载作用下的振动响应及：中击 系数，比较了各种车辆模型对研究结果的影口向，并与实际测试得到的：中击系数进行了对比。结果 表明，光滑桥面下，各种车辆模型对桥梁的：中击系数相接近：考虑桥面不平顺影响．移动弹簧质量 车模型及四分之一车模型不适于研究离散桥面不平顺对桥梁的：中击影响，二分之一及整车模型：中 击系数相接近。 关键词：T型刚构桥二中击系数 车辆模型桥面不平顺 1 引言 桥梁在移动荷载作用下的强迫振动，属桥梁动力学中困难而又十分重要的研究课题。由 于荷载是移动的，而车辆本身也是一个带有质量的振动系统，使桥梁一车辆耦合系统的动力特 性随荷载位置的移动而不断变化，给桥梁的强迫振动研究带来了困难。而桥梁的强迫振动影 响因素比较复杂，主要有：车辆的动力特性、桥梁结构的动力特性、车速、桥头引道与桥面不平 度、桥头沉陷及伸缩装置的状况、车辆的数量和在桥上行驶的位置[1]。由于上述各种因素的影 响，车辆对桥梁产生的动力效应往往会大于其静止作用在桥梁上所产生的静力效应，在公路桥 梁设计规范中用冲击系数(1+户)来反映汽车对桥梁产生的动力效应，冲击系数定义为最大动 态位移和最大静态位移之比L2j。 基金项目：江西省自然科学基金(550012)；华东交通大学校立科研基金(07TMlo) 833 三维车辆模型，桥梁车辆耦合振动模型越来越接近于实际。各国学者在分析桥梁振动响应时 常选用某种车辆模型来研究桥梁振动响应：文献E3]认为光滑桥面下，移动质量和移动弹簧质 量对桥梁振动响应影响不大，而考虑桥面不平顺的影响，两者结果相差较大；文献E4-6]采用 三维车辆模型进行分析，认为随着车辆荷载的增大，桥梁静挠度值增大，但冲击系数减小；文献 [5]分析了两轴及三轴车辆对桥梁振动响应的影响，认为单点集中荷载适用于研究各种车速下 最大动响应的位置，但不适于分析车辆对桥梁的冲击系数研究。 车辆模型对桥梁振动响应的影响，以往的文献[3~6]很少从理论上对比研究不同车辆模型 对桥梁冲击系数的影响，而多集中于研究某一种车辆模型对桥梁的冲击效应。本文以鄱阳至 余干二级公路上的乔木湾乐安河T型刚构桥为工程背景，研究了四种车辆模型(移动弹簧质 量车模型、四分之一车模型、二分之一车模型及整车模型)作用下，光滑桥面和实测桥面不平顺 下T型刚构桥的冲击系数变化关系；并将实测数据与整车模型的数值模拟结果对比，结果表 明该T型刚构桥冲击系数在该试验车作用下，冲击系数基本满足2004桥规》[7]要求。 2车一桥耦合模型 目前研究车桥耦合振动响应，各国学者根据研究的需要采用不同的车辆模型，本文选用四 种常用车辆模型(移动弹簧质量车模型(图1)、四分之一车模型(图2)、二分之一车模型(图3) 及整车模型(图4))来研究车辆模型对桥梁振动响应的影响。在建立车一桥耦合振动模型中， 以车轮与桥面接触处为界，将车桥系统分为车辆与桥梁两个子系统，分别建立车辆与桥梁振动 方程，四种车辆模型的振动方程依据达朗贝尔原理推导，并可以写成通式： (1) ． EMv]{Z}+[Cv](z}+[K。](Z)一{F．mJ) 式中： {F．m1)——车辆振动过程中，车辆各自由度的惯性荷载列向量； [M，]、[cv]、[K。]——分别为车辆系统的质量、阻尼和刚度矩阵； {Z)——车辆各自由度向量。 颤∥?@ 七l季甲。 ^托 回J