风与车流联合作用下在役桥行车舒适性研究

现有基于风-汽车-桥梁耦合振动的行车舒适性研究中,较少考虑了车流随机性和路面等级退化因素,致使分析成果具有一定局限性.本文综合考虑了车流随机性和路面等级退化等因素,运用一种新的车辆和路面等级退化模型分析大跨度桥梁的振动及行车舒适性.建立一个包含座椅及车辆纵向振动的24自由度空间车辆模型;基于考虑邻近车辆影响的改进CA(Cellular Automation-元胞自动基)模型和路面退化模型,通过桥梁和车辆相互作用力关系,建立了风-车流-桥梁系统的耦合振动方程.数值计算表明:本文所提出的方法能够合理地模拟风-车流-桥梁系统的耦合振动,且驾驶员座椅模型的各向振动对行车舒适性有显著影响.     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样，结构轻柔，动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响，基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型，并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景，对随机车流进行模拟，考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用，建立车辆-桥梁动力平衡微分方程，验证车桥耦合振动模型，计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素；控制行车间距有利于控制桥梁位移；行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

随机车流作用下桥梁冲击系数分析

为研究交通车辆作用下在役桥梁的振动特征,需提出随机车流作用下桥梁的冲击系数计算方法.根据响应面分析方法拟合了影响面的函数表达式,求得随机车流作用下桥梁结构最大静挠度;基于已编制的车-桥耦合振动分析程序,获得各类车型单独作用下车-桥耦合接触力,用该耦合接触力等效代替各类车辆三维模型作用在桥梁结构上,从而获得随机车流作用下桥梁结构的动力效应,并求得相应冲击系数,从而提出了简便且实用的随机车流作用下桥梁结构冲击系数计算方法.通过与规范计算值对比表明,本文所提出的方法能有效地计算随机车流下桥梁的冲击系数.     

随机车流作用的公路斜拉桥振动响应分析

目的 分析随机车流荷载对公路斜拉桥振动响应的影响,探究斜拉桥纵梁、桥塔和斜拉索的振动响应规律.方法 基于某高速公路的动态称重系统实测数据,建立考虑车型、车道、车速、车体质量、车辆间距和桥面不平顺的随机车流模型;采用MATLAB软件编程求解公路斜拉桥在随机车流荷载作用下的振动响应.结果 采用蒙特卡洛法随机抽样生成的随机车...     

桥梁抖振力空间相关性对风-车-桥耦合动力响应的影响

基于提出的抖振力模型和建立的风-车-桥耦合振动模型,发展了一种可以考虑抖振力空间相关性的风-车-桥耦合振动分析方法,并编制了相应的计算程序.以江顺长江大桥为工程背景,测试了桥梁抖振力的空间相关性和考虑车桥耦合作用的车桥气动参数,分析研究了桥梁抖振力空间相关性对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响.研究结果表明:桥梁抖振力空间相关性对桥梁动力响应有显著影响,对车辆的动力响应也有一定的影响.     

考虑桥梁限重标志对驾驶员行为约束的车辆荷载效应研究

通过对某市货车驾驶员进行问卷调查,研究了桥梁限重标志对货车驾驶员驾驶行为的约束作用规律;基于实测随机车流的统计分布规律,利用蒙特卡洛法编写了考虑桥梁限重标志对驾驶员行为约束作用的随机车流模拟程序.以55t桥梁限重值为例,根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》的荷载效应分析方法,计算了简支梁桥在模拟随机车流荷载作用下的跨中弯矩和支座剪力.对日均交通量、条件约束水平和桥梁跨径进行了参数分析,并将随机车流荷载作用下的荷载效应与中国现行桥梁设计规范中对应的汽车荷载效应标准值做了比较.研究结果表明:1)只有当超重货车驾驶员均严格遵守桥梁限重规定时,桥梁限重标志才能有效地控制车辆荷载效应,从而保障桥梁的安全可靠性;2)中国现行桥梁设计规范的设计荷载可能低估了某些路段实际车流的荷载,且在小跨径桥梁上尤为突出,应当引起重视.     

随机车辆荷载作用下大跨悬索桥振动响应研究

以润扬长江大桥悬索桥为工程背景,提出了一种随机车辆荷载作用下大跨悬索桥振动响应计算方法。在准确的悬索桥有限元模型基础上,根据实测车辆统计数据采用指数分布模拟随机车流,进而分析悬索桥动力响应。分析结果表明：结构各关键部位按动力学方法计算的响应更能反映实际情况;悬索桥1／8点与7／8点处位移响应最为剧烈,在桥梁运行状况的监测中,应重点关注这两个关键区域;车辆超载对桥梁结构的动力响应有显著影响,在日常运营管理中应严格控制超载车辆的通行。     

龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程. 然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统动力响应. 数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响. 结果表明：桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用 . 当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.     

基于元胞自动机的路面车流荷载

引入微观交通流模型中的元胞自动机模型来模拟路面上的车流荷载,用元胞的演变规则分析车流行驶过程中各个车辆的速度以及它们之间车距的变化;车辆振动模型采用1/4车身结构的2自由度模型,并根据国家标准GB7031-86规定生成路面轮廓的时域信号.分析了某盾构隧道在车流荷载作用下的动力响应,为研究车流荷载作用下隧道结构动力响应提供了数值参考.     

考虑车-桥耦合振动及桥面平整度退化影响的拱桥吊杆疲劳分析

现有拱桥吊杆疲劳分析中,较少考虑车-桥耦合振动及考虑桥面平整度退化的影响,致使分析成果具有一定的局限性.根据在役桥面平整度等级国际通用评价体系,模拟了运营阶段桥面平整度退化历程.结合已编制随机车流-桥梁耦合振动分析程序,建立了可考虑车-桥耦合振动及考虑桥面退化等因素的拱桥吊杆疲劳分析模型.以某拱桥为工程背景,对比研究了不同因素作用下拱桥典型吊杆的疲劳损伤及疲劳寿命.结果表明,车-桥耦合振动及桥面平整度退化因素对拱桥吊杆疲劳影响较大,在考虑车-桥耦合及桥面平整度退化共同影响下,计算得到的吊杆疲劳寿命值比不考虑两者影响所得值少15~30年.研究成果对桥梁结构正常使用状态评估有一定的工程应用价值.     

考虑近邻和次近邻车辆影响的单车道元胞自动机模型

提出了一种考虑当前车辆前方两个车辆影响的单车道元胞自动机模型,根据双倍视距模型的思想修改了NaSch模型的加减速规则.计算机模拟表明,本文提出的模型能够呈现真实交通中观察到的一些复杂交通流现象,如时走时停波等,且最大流量和临界密度比NaSch模型更接近真实交通流的测量值.此外模拟结果表明通过参数调整可使车辆间保持一定的安全间距行进.最后,还讨论了近邻车辆的敏感系数和次近邻车辆的敏感系数的影响.模拟结果表明,固定任何一个参数的值,最大流量都会随另一个参数的增大而增加,对流量的影响显著,说明近邻车辆的影响大于次近邻车辆的影响.     

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.     

多车车桥耦合振动特性研究

在简支梁车桥耦合振动的理论分析中库辆之间的相互作用是难点。在车辆的动力平衡方程以及车桥相互作用力的表达式的基础上雅导多车激励简支梁车桥耦合振动动微分方程,建立多车激励简支梁车桥耦合振动模型,利用Newmark算法对微分方程进行数值求解,分别从时域和频域分析得:在车辆间的相互作用下车桥耦合振动大大增加。最后,根据车桥耦合振动系统的边界衔接条件验证了多车桥梁耦合振动模型的可行性和耦合特性研究的正确性。     

公交站点区域行人与非机动车交互行为建模与仿真

为研究公交站点区域行人和非机动车的冲突行为,在元胞自动机模型的基础上,首先,考虑激进型行人和混合非机动车流,通过行人穿越决策规则和非机动车避让规则耦合行人运动模型和非机动车运动模型,采用双向行人Blue模型模拟进出站行人的运动行为,采用改进的NaSch模型模拟非机动车的运动行为,建立公交站点区域行人与非机动车交互模型。然后,在北京市西单商场公交站B站台开展观测实验,微观层面展现行人和非机动车之间的交互作用,分析在不同流量构成下二者冲突演化规律以及进出站行人到达率、非机动车到达率对延误和冲突数的影响。研究结果表明,非机动车堵塞多发生在非机动车与行人刚开始的交互处,并向来车方向延伸。与进出站行人到达率相比,行人和非机动车延误受非机动车到达率影响更显著;在进出站行人比例为0.5时,行人和非机动车延误达到峰值;进站行人比例为1时,行人和非机动车延误比出站行人比例为1时延误小;在行人到达率一定时,冲突数随着非机动车达到率的增大而增加,当行人到达率较小时,冲突数呈缓慢地增长趋势,随着行人到达率的增大,冲突数增长率呈现先增大后减小的趋势。     

公路混凝土弯箱梁桥的动反应

分析了公路混凝土连续弯箱梁桥在车辆动荷载通过粗糙桥面时的动反应.分别应用拉格朗日方程和模态叠加法推导车辆和桥梁的振动方程,二者在接触点处满足接触力和位移的协调条件.分析采用一个三维三轴汽车,模拟为具有11个自由度的非线性模型,车辆结构包括车体、悬挂体系和轮胎.假定桥面等级为好,并采用功率谱密度函数进行随机过程模拟.研究四种不同曲率半径的弯箱梁桥的不同位置在三种不同行车路线、六种不同行车速度下的动反应.结果表明:弯桥的动反应与直桥是不一样的;尽管随着曲率半径的增大,弯箱梁桥的竖向弯曲基频也随之增大,但冲击系数并不完全遵循该规律.     

基于随机有限元法的非机动车钢桥摩擦型高强螺栓可靠性分析

摩擦型高强螺栓连接是实现全拆装非机动车钢结构桥梁快速装配化建设的重要构件之一。为研究非机动车钢结构桥梁高强螺栓连接的可靠性能,首先采用有限元方法建立高强螺栓数值模型,并对模拟方法进行了准确性分析。在此基础上,利用响应面随机有限元法研究了随机变量对高强螺栓结构性能响应的影响,通过随机车流程序计算了非机动车桥梁荷载效应,最后利用可靠度设计方法研究了钢板梁高强螺栓的抗力分项系数。结果表明随机变量变异性对高强螺栓不同目标性能有不同程度影响;非机动车荷载作用下的钢桥高强螺栓设计承载力要稍高于现行规范理论公式计算值。