考虑薄壁箱梁阻尼下的车-桥耦合振动解析理论与应用

作     者：莫向前 杨永斌 史康 高丝雨 耿波 袁佩 郑植 MO Xiang-qian;YANG Yong-bin;SHI Kang;GAO Si-yu;GENG Bo;YUAN Pei;ZHENG Zhi

作者机构：国家山区公路工程技术研究中心重庆400067 重庆大学土木工程学院重庆400045 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067 

基　　金：国家自然科学基金项目(52378131,52008060) 国家山区公路工程技术研究中心开放基金项目(GSGZJ-2022-03) 重庆市自然科学基金项目(CSTB2022NSCQ-MSX1448,CSTB2022NSCQ-MSX1658) 重庆市留创计划项目(cx2022014) 贵州省科技计划项目(黔科合支撑一般026) 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第8期

页      码：1-16页

摘      要：阻尼作为桥梁的固有属性,可以显著减小桥梁的动力响应,从而提高行车的安全性和舒适性。然而,为方便求解移动车辆下的空间桥梁动力学方程,通常会忽略桥梁阻尼的影响。因此,以单轴双自由度车辆通过单箱单室空间薄壁箱梁为例,推导了考虑薄壁箱梁阻尼影响下车-桥耦合振动解析解。依据该解析解验证了利用车辆响应或轮胎-桥梁接触点响应识别桥梁扭转-弯曲耦合频率与竖向弯曲频率的可行性。此外,桥梁截面的单对称轴形式使得其质心与剪切中心不重合,导致桥梁横向与扭转运动耦合,而竖向运动相对独立。考虑桥梁双向阻尼特性,即允许为竖向运动和横向-扭转运动分配不同的阻尼比。同时,基于横截面刚性假设推导了车辆的摇摆和竖向接触响应,实现了桥梁扭转-弯曲频率和竖向频率的分离,并通过残余接触点响应技术消除了路面粗糙度的影响。研究结果表明:(1)通过摇摆和竖向接触响应可分别识别桥梁的前几阶扭转-弯曲耦合频率和竖向频率;(2)竖向和扭转-弯曲方向的阻尼比只影响自身方向频率的可见性,尤其是高阶频率;(3)残余接触响应技术表现出一定的鲁棒性,即在较差的路面状态下仍表现出较好的识别效果;(4)实际工程应用时,建议检测车以10 m·s^(-1)(36 km·h^(-1))的速度运行。

主 题 词：桥梁工程 薄壁梁 解析解 车桥耦合 阻尼 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.08.001

馆 藏 号：203140482...