随机车流下悬索桥加劲梁纵向运动等效简化模型研究

摘要

为研究大跨度悬索桥在随机车流作用下加劲梁纵向运动及纵向累计位移行程简化计算方法，基于移动荷载作用下加劲梁纵向运动特征，将悬挂加劲梁体系等效为单自度(single-degree-of-freedom, SDOF)振动体系，推导了基于SDOF振动体系的移动荷载作用下悬索桥加劲梁纵向振动方程和随机车流作用下加劲梁纵向振动方程，提出了一种快速计算随机车流作用下加劲梁纵向振动响应的方法。以某单跨悬索桥为实例，基于实测车流数据，采用蒙特卡罗抽样方法生成随机车流样本，将其等效为SDOF体系下随机荷载时程，进行SDOF体系振动方程求解得到纵向响应位移时程，并与基于ANSYS的全桥模型瞬态分析结果进行对比。结果表明：随机车流作用下，加劲梁发生纵向运动并形成巨大累计位移行程，累计位移包括静态位移和动态位移，后者对累计位移贡献更大；与有限元瞬态动力分析相比，基于简化SDOF体系获得的位移响应结果中除累计位移差别稍大(约13%～19%)外，其幅值和均方根值(root mean square, RMS)均差别很小(小于5%),简化振动模型能反映随机车流下加劲梁纵向运动特征规律，所提计算方法可极大地简化随机车流作用下加劲梁纵向运动分析，可用于结构设计阶段随机车流作用下加劲梁纵向运动评估及振动控制参数优化。

关键词

随机车流 / 悬索桥 / 加劲梁 / 纵向运动 / 简化模型