基于车轮-桥面相干激励的大跨连续梁桥振动响应

摘要

为获取桥面相干激励下大跨连续梁桥动力响应规律，基于虚功原理，建立五轴重载车辆动力学模型，采用模态叠加法建立桥梁动力方程，通过谐波叠加法建立桥面相干激励模型，根据轮-桥间几何和力学耦合关系，组建车轮-桥面相干激励模型，采用Matlab软件编译大跨连续梁桥车桥耦合振动分析系统，并开展不同等级的相干桥面激励模型对大跨连续梁桥动力响应影响研究。结果表明：当未考虑桥面不平顺影响时，桥梁冲击系数均小于规范取值，但随着桥面状况的恶化，结构典型截面的动力响应增长较快，且完全相干模型对桥梁动力响应的影响均大于部分相干激励模型，均超过规范值，其中挠度幅值最大偏差约为7.7%，弯矩幅值最大偏差约为20%，挠度冲击系数相对误差为4%～34%，弯矩冲击系数相对误差为2%～43%；随着车速的增大，桥梁冲击系数呈先增大后减小变化。最后，给出了大跨连续梁桥挠度和弯矩冲击系数包络图。相关研究成果可为连续梁桥的结构动力响应的分析与研究提供参考。

关键词

桥梁工程 / 桥面相干激励模型 / 车桥耦合 / 动力响应 / 冲击系数

基金资助

国家自然科学基金项目（51978063）; 山西省青年基金项目（202203021212306）; 山西省高等学校科技创新项目（2022L302）; 山西省研究生精品教学案例项目（2023AL30）; 太原科技大学研究生联合培养示范基地项目（JD2022019）; 山西省重点研发计划项目（201903D121176）; 山西省教学改革项目（J20230840）