大跨度公路悬索桥涡振条件下驾驶员全身振动研究

作为大跨度悬索桥在服役期间最主要的风致振动灾害之一,涡振会显著降低桥上驾驶员的人体振动舒适度。文章开展了大跨度悬索桥在涡振条件下,车辆在桥上行驶过程中车内驾驶员全身振动及影响因素的研究。首先,基于传统的风-车-桥耦合振动分析理论,通过引入简谐涡激力模型模拟桥梁的涡振,利用ANSYS和MATLAB混合编程技术建立了大跨度公路悬索桥涡振条件下风-车-桥耦合振动模型。其次,提出了基于国际标准评价法ISO 2631-1∶1997(E)的人体全身振动评价方法,包含舒适度和晕动病的评价两个方面。然后,基于已建立的风-车-桥耦合振动模型和人体全身振动评价方法,以一座大跨度公路悬索桥为例,围绕舒适度和晕动病对涡振条件下桥上驾驶员的全身振动进行了评价并分析了影响因素,且在此基础上,进一步研究了基于晕动病的大跨度悬索桥的涡振限值。研究结果如下:对于驾驶员舒适度,路面粗糙度是其主要影响因素,即路面粗糙度的增加会显著降低驾驶员的舒适度。对于驾驶员晕动病,桥梁的涡振是其主要影响因素,即随着涡振振幅的增加,桥上驾驶员的晕动病评价指标呈线性增加的规律;而随着涡振频率的增加,桥上驾驶员的晕动病评价指标呈现出先增加、后减小的非线性变化规律。最后,基于驾驶员晕动病指标,文章提出了针对大跨度悬索桥可能发生的不同涡振模态对应的涡振限值。

大跨度桥梁竖弯涡振限值的主要影响因素分析

为了合理确定大跨度桥梁的竖弯涡振限值,首先综述了其规范值和取值依据,讨论了其主要影响因素,包括人体舒适性和行车安全;然后分别依据人体承受全身振动的评价方法和行车视距的要求,分析了考虑人体舒适性和行车安全影响的大跨度桥梁竖弯涡振限值。研究结果表明:人体舒适性是确定桥梁竖弯涡振限值时必须考虑的因素;大跨度桥梁竖弯涡振频率低,桥上工作人员可能因涡振产生极不舒适的运动病感觉,其对应的涡振限值也最严格;大跨度桥梁的高阶模态涡振可能会对行车视距造成干扰,此时行车安全成为确定涡振限值的重要因素。