桥梁预拱度对行车舒适性的影响及桥面线形调整

为研究成桥预拱度对连续刚构桥行车舒适性的影响,以多座主跨跨径为110~200 m的连续刚构桥为研究对象,首先,采用滤波白噪声法建立桥面时域模型,并与按余弦曲线设置的成桥线形叠加模拟成桥后的桥面不平度;其次,采用MATLAB/Simlink搭建车辆-桥面系统模型,以加速度均方根值(RMS)作为桥梁边跨、中跨桥面的行车舒适性评价指标,以最大瞬态振动值(MTVV)作为边跨峰值处短时内的行车舒适性评价指标;最后,分析采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度的桥梁其跨径和设计时速对边、中跨RMS值的影响,以及成桥预拱度取值对边跨3L/8处MTVV值的影响。研究结果表明:在边跨、中跨处RMS值均小于0.315 m/s^(2),说明采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度并不影响中跨处的行车舒适性;在边跨3L/8处MTVV值在短时内存在大于0.345 m/s^(2)的情况,说明在边跨峰值处短时内会产生一定不舒适感。提出了一种基于桥面铺装层施工优化边跨3L/8处和边墩墩顶桥面线形的方法,改善了边跨的行车舒适性。

风荷载对车桥耦合振动及行车舒适性影响

为保证大跨度桥梁结构的安全性及桥上运行车辆的稳定性和舒适性,建立了风-车-桥耦合分析模型对系统的振动响应进行研究。通过三角级数法模拟了不同等级下的桥面不平整度,以探究车辆振动激励源的影响规律。采用快速谱分析法生成了桥梁不同节点处的横向和竖向脉动风速时程。建立了双轴四轮13自由度的汽车模型。以跨度为(180+216+180)m公铁两用的九江长江大桥为工程背景,建立桥梁有限元模型计算其自振频率及振型。采用模态综合法推导了风-车-桥系统动力平衡微分方程,采用Newmark-β积分对具有时变特性的动力平衡微分方程进行求解,并编写相应计算程序,研究不同工况下车辆及桥梁的振动响应。并根据ISO2631—1997标准计算车体的计权加速度均方根,对行车舒适性进行评价。针对不同风速、不同桥面等级、不同行驶速度等条件下,车辆匀速行驶通过桥梁时车辆的动力响应和行车舒适性进行评价,并计算了风及车辆对桥梁的动力加载作用。结果表明:车辆的动力响应会随着风速的增大、桥面状况的变差和车辆行驶速度的增加而增大,行车舒适性也相应变差;风速的增大会使桥梁的竖向位移减小,而竖向加速度和横向振动响应会显著增大。大跨度桥梁对风及车辆的动力加载均比较敏感,在桥梁的设计和运营阶段均应给予足够的重视。

基于车桥耦合振动的公路梁桥行车舒适性分析

鉴于梁式桥行车舒适性差的特点,为探究过桥车辆在公路梁桥行驶过程中的乘坐舒适性,以一座梁式桥为分析对象,基于车桥耦合振动理论,进一步建立车桥耦合振动微分方程。采用自编车桥耦合MATLAB程序计算车辆座椅加速度,以国际标准ISO2631-1的加速度均方根值评价方法对司乘人员乘坐舒适性进行评价,分析车辆类型、乘坐位置、车重、桥面不平顺、车速等因素对车辆乘坐舒适性的影响。结果表明:不同的车辆类型,小汽车的行车舒适性优于货车和公交车;多排座椅的两轴公交车,前排座椅的乘坐舒适性比后排座椅的乘坐舒适性好且座椅距离车辆质心位置越远,乘坐舒适性就越好;不同乘客处于同排位置,站立乘客的舒适性要比座椅乘客的舒适性差;车辆乘坐舒适性对桥面路况等级很敏感,其随桥面路况的恶化而迅速降低;不同的车重,车辆乘坐舒适性随车重的增加而提高;车辆行驶速度对乘坐舒适性有一定的影响,但影响较小,为提高乘坐舒适性,建议对梁式桥的行驶车辆采取限速措施。

行车舒适性路面不平度评价标准

为了从舒适性的角度对路面不平度进行重新的分级,以十自由度整车模型为分析基础,以ISO2631-1:1997(E)《人体承受全身振动的评价标准》为依据,建立了行车舒适性评价系统.评价了在A、B、C三种等级的路面不平度下,丹东黄海DD-680大客车的行车舒适性情况.计算数据表明:路面不平度、车速和车辆自身性能对行车舒适性影响显著.通过已经建立的路面不平度与行车舒适性的关系,以人体全身振动的舒适性界限为基准,反算出路面不平度的界限值.初步地从行车舒适性的角度探讨了路面不平度的分级,克服了原路面分级与人体舒适性分级不一致的缺陷.

移动荷载作用下特大悬索桥的行车舒适性

为研究移动荷载作用下特大悬索桥的动力响应和行车舒适性问题,用正交异性矩形板单元弯曲形函数的6次Hermitian插值函数,通过Matlab编程把车辆移动过桥时的荷载转换成加劲梁各节点的荷载时程,用通用有限元程序ANSYS,对移动荷载作用下特大悬索桥动态响应进行了时程分析,给出了悬索桥在不同荷载作用下的数值分析结果。实例分析表明,该方法具有很好的适用性和很高的精度,加劲梁最大位移响应位于桥梁中跨的跨中位置,发生在移动荷载通过桥梁跨中位置前后。最后,通过对某悬索桥动力响应的时程结果进行小波变换,研究了该悬索桥的行车舒适性。

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。

差异变形下地铁盾构隧道内行车舒适性研究

针对地基沉降、临近施工扰动导致的工后差异变形广泛存在于我国已建地铁盾构区间隧道中,对隧道内的行车安全性和舒适性会产生影响等问题,基于赫兹非线弹性接触理论,考虑车辆、轨道、隧道、围岩的空间结构特征和相互接触关系,建立车-轨-隧-围岩一体化计算模型,计算隆起变形下盾构隧道内运行车辆的轮重减载率及平稳性指标,分析地铁列车行车安全性及舒适性。从线路轨向高差和行车速度这2个主要因素出发,讨论其对行车舒适性的影响规律,探讨不同线路隆起情况下平稳行车的临界速度。研究结果表明:当盾构隧道隆起值在容许范围内且列车以正常运行速度行驶时,能够保证列车的行车安全,但对列车运行舒适性影响较大;行车舒适性与行车速度和隧道隆起程度有关,行车速度的影响程度较明显;当隧道轨向高差达到规范规定的预警值时,平稳行车速度约为80 km/h;当达到控制值时,满足行车舒适性要求的车速仅为20 km/h左右。

基于车桥耦合振动分析的斜拉桥行车舒适性评价分析

基于车辆动力响应的功率谱密度分析,运用自编的车桥耦合振动程序,采用1/3倍频程评价法对过桥车辆的行驶舒适性进行了评价。结果表明,随机桥面不平度是影响斜拉桥行车舒适性的主要因素,应通过有效管理维护使桥面不平度等级维持在"一般"以上;车速对行车舒适性有一定影响,但不明显。所给出的分析步骤和方法可为同类桥梁的相关评价分析提供参考。

高墩大跨连续刚构桥的行车舒适性研究

桥梁不仅要满足行车要求,还必须满足行人和车辆通过时的舒适度要求,评价行车舒适性的标准一般基于车体的振动加速度。该文根据空间整车模型,得到车桥耦合的运动微分方程并编制了车桥耦合分析程序,计算了车辆过桥时车体各个方向的加速度响应;然后把可靠度与行车舒适性结合起来,以ISO 2631指标中的加速度上限值为破坏限值来拟合某一舒适性等级的极限状态方程,根据调查统计得到随机车流的参数分布特征,以某一高墩大跨桥为例,从可靠度角度评价车辆在该桥行驶过程中的舒适性。

药湖高架桥车桥耦合振动行车舒适性评价分析

车桥耦合振动是影响行车舒适性的主要因素,为了分析通行车辆的安全和行车的舒适性,对药湖高架桥进行了车桥耦合振动分析。采用模态综合分析方法和Newmark-β数值积分方法分别计算了不同桥面不平度、不同车辆行使速度情况下的车辆响应,结合微型轿车模型,给出了舒适性评价。

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.

高速公路连续刚构桥车桥耦合振动与行车舒适性研究

基于西北某高速公路连续刚构桥梁,对车桥耦合振动与行车舒适性进行了研究,结果表明,随速度的增大,跨中截面的动挠度冲击系数也会随之出现增加的趋势,尤其是中跨跨中截面的动挠度冲击系数会出现明显增大的现象,边跨跨中界面的动挠度冲击系数则增加并不显著,而波形刚腹板连续刚构桥的中跨和边跨跨中界面的动挠度冲击系数则相比于混凝土腹板结构的刚构桥而言,增加更为明显。同时伴随着高速公路路面的平顺程度等级的不同,其跨中振动感也会随着有所差异,当其降低的时候,波形刚腹板组合箱梁连续刚构桥的跨中截面振动效果更为强烈,其冲击系数和动挠度也出现大幅上升现象,因而对于连续刚构桥的车桥耦合振动现象而言,路面不平顺度也是十分重要的影响因素。而对于不同的路面平顺度的前提下,研究表明波形钢腹板组合箱梁连续刚构桥振动要比混凝土腹板连续刚构桥大。随车重的增加,墩顶纵向位移随之增大,两种桥型中跨跨中及边跨跨中截面动挠度冲击系数的增长情况均呈现波动性起伏,但是总体而言,波形刚腹板连续刚构桥的中跨和边跨跨中界面的动挠度冲击系数则相比于混凝土腹板结构的刚构桥而言,增加更为明显。路面等级与车速均是影响行车舒适性的主要因素,路面等级较低时,车桥系统振动会加剧。

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。

基于加速度干扰的公路行车舒适性研究

加速度干扰是对车辆速度摆动的描述,车速摆动涉及行车舒适性的问题,加速度干扰可以作为一个评价行车舒适性的定量评价指标。选取道路平面线形三要素之一的缓和曲线进行研究,考虑人体对不同振动方向的敏感程度不同,分别建立水平和竖直方向的分加速度干扰模型,然后给予两个方向不同的计权系数,建立了缓和曲线上合加速度干扰模型。通过实例仿真,分析回旋线参数和行驶速度对加速度干扰及行车舒适性的影响。最后选取试验路段,对模型进行验证与应用,既为评价行车舒适性提供了定量分析指标,又为道路缓和曲线的设计提供参考依据。

车辆速度对大跨斜拉桥行车舒适性的影响分析

该文以某斜拉桥为工程背景,对移动车辆荷载作用下大跨度斜拉桥的行车舒适性进行了研究。利用Midas/Civil建立有限元模型,计算出在不同车速作用下斜拉桥跨中位置的动力响应,其中包括位移、速度以及加速度。根据结构的振动响应,利用舒适度评价指标对斜拉桥进行舒适性研究。结果表明:车速对车辆的行车舒适性有较大的影响,但并非车速越高行车舒适性越低。

基于加速度干扰的路面平整度评价与行车舒适性研究

公路路面平整度与行车舒适性密切相关。在分析路面平整度评价指标的基础上,提出了用垂直方向振动加速度干扰来评价公路路面的行车舒适性。结合路面的正弦波理论,建立垂直方向的振动加速度干扰模型,最后,通过实例仿真,将模型应用于行车舒适性评价,并分析路面振幅、波长与速度对加速度干扰及行车舒适性的影响。新模型的建立既能为行车舒适性提供准确的评价指标,达到定量分析的目的,又能在道路路面设计阶段提供一定的参数设计依据。

基于D-S证据法的路面行车舒适性综合评价方法

路面行车舒适性主要受路面平整度的影响,目前主要有主观感受、行车振动以及驾乘人员的心生理变化3种评价方法.由于测试对象、测试方法及评价标准不同,不同方法对路面行车舒适性评价的准确性不同,评价结果也有一定的差异.为了提升路面行车舒适性评价的准确性和客观性,文中利用平整度范围为1.06～5.53 m/km的12条沥青路面的室外乘车试验结果,提出了采用D-S(Dempster-Shafer)证据法对3种评价方法进行决策融合的路面行车舒适性综合评价方法.研究结果表明:采用D-S证据法建立的基于路面平整度的行车舒适性综合评价体系能够显著降低各评价方法的不确定性,验证了模型的有效性,得到了综合3种舒适性评价方法的路面平整度绝对阈值;速度对综合评价体系的不确定性下降比例有重要的影响,符合实际情况.

考虑行车舒适性简支梁桥允许上拱度分析

选用考虑车辆质量和悬架刚度的车桥耦合振动模型,用复模态分析法求解桥梁上拱度对于车辆振动的影响,并根据车辆行驶舒适度评价方法,分析了考虑行车舒适性时简支梁跨度分别为10、13、16、20 m,在车速为80、100、120、140、160 km/h时的允许上拱度值.

基于桥面不平整度大跨度斜拉桥的货车行车舒适性

运用自编的车桥耦合程序,计算(竖向、横向以及纵向)3个方向的加速度,同时以ISO2631的行车振动舒适度为评价标准,选用泸州市某特大桥为工程背景,评价其在不同桥面平整度以及车速下的行车舒适性,并且以良好行车舒适性加速度为界限,对车辆过桥在不同桥面平整度下的速度进行分类,为车辆过桥的速度提供一定的理论依据。

路面平整度均方差指标与行车舒适性的关系研究

在研究路面平整度均方差指标与路面状态之定量关系的基础上,结合车辆在路面上行驶时所产生的振动对人体所产生的影响,分析研究了路面平整度均方差指标与行车舒适性之间的关系,得出平整度指标与行车舒适性之间具有一定关系,但是平整度指标的高低并不能完全代表行车舒适性的优劣。