桥面维修后行车规律性颠簸原因分析

桥面不平顺不仅会影响桥梁结构的使用性能,而且还会影响行车舒适性。利用某高架桥现场实测数据,分析了桥面不平顺对车辆振动影响和行车舒适度的影响。     

桥面不平度随机激励模型

桥面不平度是影响车辆桥梁振动的主要因素,定量地研究桥面的凹凸不平对车辆桥辆振动的影响程度,关键是要能够建立一个能正确模拟实际桥面状况的桥面不平度模型.指出了传统的用周期性函数表示不平度模型的缺点,引入随机不平度理念,建立了一种用路面功率谱函数表示桥面不平度的方法,并建立了桥面不平度随机激励时域模型.通过对比分析发现,建立的桥面不平度模型是可信的,从而提供了一种在缺少实测数据时如何通过计算机模拟获得桥面不平度仿真数据的方法.     

车辆动载对路面的永久变形损伤评价

不平整路面能够引起较大动荷载,动荷载的激励又使路面不平度增加,该互相促进过程使得路面破坏在不断加大,因此研究车辆动载对路面的损伤具有重要意义。永久变形作为路面的主要病害,对路面不平度和行车舒适性有较大影响。文章用自回归(auto regressive,AR)模型模拟路面随机激励的时域模型,并应用在建立的1/2车辆模型中,求解汽车在不平整路面的振动响应量;根据"四次方定律"提出了车辆动载对路面永久变形损伤的评价指标,并在不同路面等级、不同车速等情况下研究车辆动载对路面永久变形损伤情况。     

基于加速度干扰的圆曲线上行车舒适性的研究

车辆速度的变化影响到行车舒适性,而加速度干扰正是对车辆速度变化的描述,因此加速度干扰可作为行车舒适性的定量评价指标.选择平面线形中三要素之一的圆曲线上的行车舒适性进行研究,将车辆的加速度按水平和竖直方向进行分解,结合加速度干扰理论,分别建立2个方向的分加速度干扰模型.根据人体对不同振动方向的敏感程度不同,给予不同的计权系数,建立了圆曲线上合加速度干扰模型.最后,选用实际圆曲线道路进行实例仿真,并分析加速度干扰值的变化过程及行车舒适性,分析结果表明圆曲线半径和行车速度均对行车舒适性有较大影响.新模型既可为全面准确评价行车舒适性提供定量的计算表达式,又可在圆曲线道路设计时提供一定的参数设计依据.     

基于车桥接触点响应和盲源分离的桥梁模态识别

针对基于车辆响应的间接测量法进行桥梁模态识别时，桥面不平度的影响难以滤除、高阶模态识别准确率较低等问题，提出一种基于盲源分离算法来分离车桥接触点响应信号中的桥面不平度效应与桥梁振动响应，进而实现桥梁模态识别的方法. 首先，详细阐述了应用二阶盲识别（Second Order Blind Identification，SOBI）算法，以两组车桥接触点加速度响应信号作为输入信号，进而获取桥梁振动估计信号的原理和方法. 然后，采用信号带通滤波和Hilbert变换并结合支点数据延拓的振型修正策略，建立了基于车辆响应的桥梁模态识别技术流程和框架. 最后，依托数值算例对所提出方法的适用性和有效性进行了验证，并分析了车辆间距、桥面不平度和车辆频率等参数对方法适用性的影响. 结果表明，所提出方法能有效滤除桥面不平度的影响，实现桥梁高阶模态的准确识别，且对多种关键因素的影响具有鲁棒性，具有精度高、操作简便和适用性强等特点，可为基于车辆响应的桥梁模态识别提供一种新思路.     

基于车-桥耦合振动理论的连续梁桥影响因素分析

通过研究车辆模型及桥梁模型,基于接触点位移协调条件,建立车-桥系统耦合振动运动方程组。用有限元软件MIDAS/CIVIL分析不同影响因素下桥梁的动力特性,揭示桥梁跨中竖向位移、弯矩冲击系数、竖向加速度等指标的变化规律。根据有限元分析结果,编译车-桥耦合振动系统影响因素分析程序,研究各因素对桥梁动力特性的影响。研究结果表明:车辆速度、行车数和桥面不平整度都对桥梁的动力特性有一定程度的影响;车辆速度对跨中竖向位移的影响最大,桥面不平度对跨中竖向加速度的影响最大,跨中弯矩冲击系数受车辆速度的影响最大。最后通过正交试验验证该程序分析结果的可靠性。     

车桥耦合振动的非平稳桥面激励的模拟

目的推导非平稳桥面激励的瞬时功率谱表达式,研究一维单变量非平稳桥面激励的生成方法,并分析非平稳桥面激励对车桥耦合振动系统的影响.方法基于经典Wigner谱理论,采用频谱表示法生成一维单变量非平稳桥面激励随机过程,并用改进Littlewood-Paley小波验证非平稳桥面激励数值模拟结果的有效性.结果车辆变速行驶所引起的桥面不平顺激励非平稳特征明显,其数值模拟结果的时变功率谱与理论功率谱吻合较好,充分说明了文中非平稳桥面激励生成方法的有效性和实用性.结论车辆行驶速度对桥面不平顺激励的幅值影响较大,匀速行驶的桥面激励幅值上下波动幅度大小接近,而减速行驶的桥面激励幅值变小,加速行驶的桥面激励幅值变大.非平稳桥面激励的车辆和桥梁振动响应大于平稳激励;相同的初始速度,车辆和桥梁的振动响应不随车辆加速度的提高而增大;相同的加速度,车辆振动响应随初始速度的提高有较大的波动,桥梁振动响应随初始速度的提高而增大;为保证桥梁运营安全和车辆乘坐的舒适性,应避免在桥上加速行车,特别是较大跨度的桥梁,其跨径越大,非平稳激励的车辆和桥梁振动响应就越大.     

杭州湾跨海大桥行车舒适性评价

采用层次分析法、模糊综合评价指数法、头脑风暴法和德尔菲法,对杭州湾跨海大桥行车舒适性作出评价.分析行车舒适性的主要影响因素,建立评估模型,计算各影响因素的权值及分数区间,分别从视觉、触觉、听觉三方面对杭州湾跨海大桥的行车舒适性进行评估,并对其整体舒适性作出评价.计算的舒适性指数区间为[6.080,8.080],评价结论为该桥行车舒适性较好.     

基于MATLAB两自由度1/4车辆悬架模型动态特性分析

基于MALAB建立了车辆悬架系统两自由度振动模型,分析了不同行驶速度的车辆在路面不平度作用下的振动规律,本文以余弦函数作为路面激励,仿真结果表明,高速通过该路面会引起车辆的高频振动,振动幅度很大,速度过高甚至有翻车的危险,严重影响车辆的使用寿命与乘车舒适性.     

不发生侧滑为指标的跨海大桥安全行车风速分析

为了保证风环境下跨海大桥上车辆的行车安全,必须给出合理的安全行车风速.采用修正的κ-ε方程作为湍流模型的控制方程,对车桥模型的风流场进行了流场分析,得到了桥上车辆的压力分布,进而获得了桥上行驶车辆的阻力系数和升力系数.以车辆不发生侧滑为指标给出了跨海大桥不同桥面特征下的安全行车风速标准,并与普通高速公路的相关安全行车风速进行了比较.结果表明:跨海大桥上车辆的安全行车风速要低于普通高速公路的安全行车风速.     

基于桥面不平度的车辆动载对铺装层应力的影响研究

为了研究混凝土桥梁在车辆随机动载作用下,桥面不平整度对铺装层控制应力响应的影响规律,采用具有典型性的双自由度1/4车辆模型,考虑车轮的随机动载作用,建立车—桥—铺装层耦合振动的实体模型,研究了铺装层不平整度以及车速变化时,铺装层控制应力的变化规律。结果表明：铺装层的应力极值响应相比于跨中节点的应力时程响应,不仅可以反映车辆荷载的随机性,还能够抓住结构最不利响应;同一不平整度下,铺装层内各项控制应力的极值响应曲线峰值的放大系数非常接近;当桥面平顺性一般及较差时,铺装层各项控制应力的极值相比于桥面绝对平顺时增大了1倍多。通过对桥面铺装平整度进行测量和评估,可一定程度上把握铺装各项控制应力的变化情况,可较为直观和方便的实现对铺装层的检测评估。     

FRP桥面板梁式桥动力性能的模拟分析

分别以FRP桥面板钢梁桥和FRP桥面板预应力混凝土梁桥作为研究对象,车辆模型选用空间振动模型,桥梁模型采用模态坐标法,通过轮轨接触处位移和力的协调条件建立方程,运用MATLAB的求解函数,计算车过桥的连续时间历程的车-桥耦合振动问题,并与相同条件下的混凝土桥面板梁桥的动力性能进行了对比,同时考察了路面粗糙度及车辆行驶速度对桥梁动力响应的影响.     

振动对拱桥短吊杆截面应力分布的影响

研究了桥面振动对拱桥短吊杆截面应力不均匀分布规律的影响.假定短吊杆两端与拱肋及桥面均为固结,通过对桥面竖向及纵向振动作用下吊杆截面应力的理论推导及参数分析,探讨车速、车辆振动频率、修正的驱动频率等主要参数对吊杆截面应力的影响,概括出桥面振动荷载作用下吊杆不均匀应力分布情况及应力动态增大系数的范围.     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明：部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。     

钢管-钢管混凝土复合拱桥的车桥共振分析

在福鼎山前大桥动载试验的基础上,建立了桥梁—车辆相互作用的力学模型,应用有限元分析的方法计算山前大桥的车辆振动效应,并讨论了车辆行驶速度和桥面平整度等对该型桥梁冲击系数的影响     

车-桥耦合作用下曲线钢混组合梁桥支座动态行为分析

针对曲线钢混组合连续梁桥在车辆动载作用下的支座动态响应问题,分别构建考虑桥面横向超高和纵向高程变化的桥梁精细化有限元模型和基于实际重载车辆多刚体实车模型,采用基于弹性地基梁理论的Fiala轮胎模拟胎-路接触关系,从而建立车-曲线桥动力学耦合模型,探究车速、偏载与路面不平顺对支座响应的影响。研究结果表明：车辆行驶在支座附近,径向反力与竖向反力较大,车辆行驶在跨中,切向反力较大;三种支座反力的最大值均随车速提高而增大,对径向反力和切向反力影响较大,对竖向反力的影响体现在内侧的支座反力降低而外侧支座反力增大;三种支座动反力随路面不平顺增大而增大,路面不平顺激励对径向反力与竖向反力影响较大,对切向反力影响较小;行车偏载对径向、切向反力影响很小,而对支座间竖向反力的分配影响较大。     

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动响应分析

为研究部分填充混凝土钢管桁梁桥车激振动响应,以陕西某部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为工程背景,基于分离迭代法原理,采用APDL语言自编车桥耦合振动系统求解命令流实现其车激振动响应计算;对比分析了不同填充系数、桥面不平度等级、车速等因素对桁梁桥动力响应的影响。结果表明：部分填充混凝土能有效提高钢管组合桁梁桥的竖向动力刚度,降低桁梁桥的动力响应,提高桁梁桥在车辆荷载作用下的抗疲劳性能;随着填充系数增加,主桁跨中下弦杆相对刚度先减小后增大,轴力最大值呈现先减小后增大变化趋势;桥面不平度是部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动的主要影响因素,桥面不平度等级越低,桁梁桥动力响应增幅越大;部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥动力响应最大值并不随车速增加而单调递增,当车速为60 km/h或120 km/h时,桁梁桥动力响应值最大。部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥填充系数推荐取值范围为0.35 ~ 0.5。     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。