双层公路钢桁梁桥车-桥耦合振动研究

1 绪论

1．1 车-桥耦合振动研究古典理论

1．2 车-桥耦合振动研究发展与现状

1．3 公路桥梁冲击系数研究现状

1．4 已有研究存在的主要问题

1．5 研究背景及意义

1．6 主要研究内容

2 公路桥梁车-桥耦合振动数值分析方法

2．1 车-桥耦合振动常见数值解法

2．2 ANSYS简化车-桥振动模型实现方法

2．3 基于ANSYS的公路桥梁车-桥耦合振动分析方法

2．4 算例验证

2．5 本章小结

3 基于ANSYS的公路桥梁车-桥耦合振动分析模块开发

3．1 ANSYS及其二次开发工具

3．2 基于ANSYS平台的车桥耦合振动模块开发

3．3 VBCVA模块正确性验证

3．4 本章小结

4 双层公路钢桁梁桥动力特性分析

4．1 工程概况

4．2 动载模态试验

4．3 有限元模态分析

4．4 本章小结

5 双层公路钢桁梁桥车-桥耦合振动影响参数分析

5．1 概述

5．2 单双层加载模式的影响分析

5．3 车辆数量的影响分析

5．4 车辆速度的影响分析

5．5 车辆质量的影响分析

5．6 桥面不平度的影响分析

5．7 桥梁阻尼比的影响分析

5．8 本章小结

6 结论与展望

附录A 双轴半车模型匀速通过简支梁的ANSYS命令流

附录B 常见车辆模型示意图与APDL宏文件

参考文献2100433B

《双层公路钢桁梁桥车-桥耦合振动研究》较全面系统地介绍了车—桥耦合振动问题的产生，车—桥耦合振动研究的古典方法理论、发展以及国内外现状，在分析总结现有车—桥耦合振动研究成果的基础上，提出了基于大型通用有限元软件ANSYS环境的公路桥梁车—桥耦合振动数值分析方法。采用UIDL语言与APDL语言联合开发了公路桥梁车—桥耦合振动响应分析模块VBCVA，并应用其对双层公路钢桁梁桥车—桥耦合振动响应进行计算分析，系统地研究了单双层加载模式、车辆数量、车辆速度、车辆质量、桥面不平整度等级与桥梁阻尼比等参数独立变化时双层钢桥各控制位置处杆件内力与节点挠度动力响应与冲击系数的变化规律。

本书系统地介绍车桥耦合振动的相关理论及其在工程方面的应用。首先介绍车桥耦合振动系统中车辆、桥梁及路面不平整度的数值模拟方法和车桥耦合振动动力学方程的建立及数值求解方法。然后用算例介绍车桥耦合振动系统的仿真实现过程。最后依次介绍车桥耦合振动数值仿真技术在动力冲击系数、钢结构桥梁疲劳分析和设计、桥梁模态识别、损伤识别等方面的应用。

第1章绪论

第2章车桥耦合振动模型及动力学方程

第3章车桥耦合振动动力学方程求解的数值方法

第4章车桥耦合振动数值仿真系统

第5章中小跨径桥梁的动力冲击系数

第6章动力冲击系数规范取值

第7章适用于我国公路桥梁的动力冲击系数研究

第8章基于车桥耦合振动的疲劳分析

第9章基于车辆动力响应的桥梁模态识别

第10章基于车桥耦合振动的桥梁损伤识别

参考文献

附录四阶Runge－Kutta法参数约束方程

作品目录

目 录

第一章 桥梁结构动力学研究的内容

一、列车通过时桥梁结构的动力反应

二、桥梁结构动力分析的主要内容

三、钢桁梁桥横向振动

第二章 中等跨度钢桁梁桥横向振动测试

一、现场测试的总体布置

二、列车过桥时桁架空间振动的振型

三、货物列车通过时，桥梁横向振幅与车速的关系

四、旅客列车通过时，桥梁横向振幅与车速的关系

五、中等跨度钢桁梁桥横向振动基本规律

第三章 大跨度钢桁梁桥横向振动测试

一、桁梁概图与测试总体布置

二、桁梁自由振动振型、频率与阻尼

三、列车过桥时桁架空间振动的振型

四、货物列车通过时，桥梁横向振动振幅与车速的关系

五、旅客列车通过时，桥梁横向振动振幅与车速的关系

六、振型分析

七、大跨度钢桁梁桥横向振动的基本规律

第四章 宽跨比小于1/20的桁梁桥横向振动测试

一、总体布置

二、桁梁预拱度与静活载挠度的测试

三、桁梁的自振频率、振型及阻尼值

四、列车过桥，桥梁振动的实测与分析

五、横向振动振幅与车速的关系

六、关于横向刚度的检验

七、小 结

第五章 跨度44m半穿式桁梁桥横向振动测试

一、基本情况

二、测试内容及仪表布置

三、自由振动振型、频率及阻尼值

四、列车通过时，横向振动振型及振幅

五、半穿式桁梁横向振动基本规律分析

六、小 结

第六章 列车过桥 车体竖向及横向加速度测试

一、现场测试的布置

二、机车在直线线路上通过时的振动特性

三、机车过桥时的竖向振动特性

四、机车过桥时的横向振动特性

五、小 结

第七章 钢桁梁桥的横向自振频率与阻尼

一、理论计算的基本假定

二、变位未知数的选取

三、单元刚度矩阵与单元质量矩阵

四、边界条件

五、斜桥门架效应和菱形腹杆

六、影响钢桁梁横向自振频率的主要因素

七、钢桁梁桥振动的阻尼值

第八章 钢桁梁桥横向振动理论分析

一、引起横向振动的原因

二、轮轨间的蛇行运动

三、桁梁桥横向振动理论分析基本步骤与目的

四、桥梁及车辆动力平衡方程

五、轨道不平顺及轮对蛇行运动的模拟

六、轮轨关系方程与作用在桥梁上的动荷载

七、逐次推进法求解

八、理论分析成果与实测对照

第九章 大跨度钢桁梁桥横向振幅的估算

一、计算模式

二、横向刚度表达式

三、车厢横向加速度

四、横向弯曲所产生的位移

五、扭转所产生的变位

六，计算步骤

第十章 钢桁梁桥横向刚度的检验

一、由于横向振动，桁梁桥不出现过大的附加应力

二、列车通过时，应具有足够抗脱轨安全度

三、保证司机和旅客的舒适度

四、各国规范关于桥梁横向刚度的规定

参考文献