不平顺路面的车辆动载诱发饱和地基的动应力响应

对由于不平顺路面引起的车辆附加动荷载在饱和多孔地基中的动应力开展了解析理论研究。通过承受移动矩形垂直荷载的三维饱和多孔地基的基本解,采用矩阵递推法得到多层饱和半空间解,数值积分得到数值结果。将该方法运用于具有不平顺路面的饱和多孔半空间的情况,得到了附加动荷载在饱和多孔地基中所产生的动应力。计算结果分析了分层地基半空间计算模型的优点,还发现土体的软硬程度对地基动应力极为重要。附加动荷载的速度频率同步效应在地基中作用明显,尤其对于所产生的剪应力,在具有较硬较厚路面的情况下,附加动荷载所产生的剪应力的最大值已经超过自重恒载所产生的剪应力。不平顺波长对动应力也有很大影响,尤其是短波不平顺。在高速移动的四轮车辆荷载的情况下,不平顺的路面会造成地基的剧烈振动,不平顺波长越短(即路面越不平整),振动的越剧烈。

不平顺路面对交通荷载引起的地基振动影响

为研究不平顺路面对交通荷载引起的成层地基振动的影响,建立交通荷载-不平顺路面-双层地基耦合模型,分别采用单相弹性介质理论与Biot饱和两相介质理论模拟地基上、下层土体,采用Kirchhoff薄板理论模拟路面系统,采用正弦曲线模拟不平顺路面;通过线性Hertzian接触模型得到不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载.采用Fourier变换求解系统控制方程,通过快速Fourier逆变换(IFFT)求得时域结果.数值研究结果表明,不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载对成层地基振动响应的影响不容忽视.当上层土体模量较小时,动力荷载引起的地表加速度大于轴重荷载引起的加速度,是引起地表振动响应的主要因素;随着上层土体模量增大,动力荷载引起的振动相对减小,但仍不可忽略.此外,动力荷载是引起下卧饱和土地基超静孔压响应的主要因素.

路面随机不平顺的数值模拟及其编程实现

路面不平顺是影响车路耦合系统振动的主要因素之一。为了分析路面不平顺序列的幅值特征随路面等级的变化规律,本文利用三角级数法,建立了生成路面随机不平顺序列的数值算法,并通过MATLAB编程实现。利用该算法和相应的计算程序,模拟了A、B、C、D 4个等级路面的随机不平顺序列,并研究其振幅特性。结果表明:本文生成的路面随机不平顺序列的功率谱密度与规范中相应等级路面的功率谱密度吻合较好。路面不平顺幅值随着路面等级的降低呈非线性增长,方差逐渐变大,这说明随着路面等级的降低,车辆的行驶体验感变差。研究结果可以为汽车驶过不平顺路面时的随机动力响应和平稳性分析提供数据参考。

考虑路面不平顺的车桥耦合振动分析方法

将路面不平顺视为一对车桥耦合系统内部作用力,提出了基于整体法考虑路面不平顺的车桥耦合振动分析方法,同时给出了基于整体法的路面不平顺施加方法。模拟空间车辆模型,利用ANSYS软件编制了基于整体法考虑路面不平顺的ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)命令流。结合空间双轴车辆在简支板桥上行驶的案例,对比直接刚度法、振型叠加法和所提方法计算得到的跨中位移时程曲线趋势相同且数值相近,验证了方法的可行性与准确性。借助ANSYS后处理,提取了跨中等效应力和轮轨接触力,研究了在不同等级路面和不同通行速度的情况下,桥面跨中等效应力和轮桥接触力的变化情况。该方法既能够考虑路面不平顺,又可以便捷地提取位移、应力和应变等数据开展结构动力响应分析。

路面不平顺激励作用下悬浮隧道锚索的动力响应

为了研究悬浮隧道锚索在路面不平顺激励作用下的动力特性,文章在锚索振动方程中考虑了锚索的垂度效应,建立了锚索在路面不平顺激励作用下的非线性振动方程,分别运用虚拟激励法和龙格-库塔积分法对悬浮隧道锚索的振动响应进行了频域分析和时程分析,并讨论了锚索阻尼比、初张力、轨道功率谱和车速对其振动响应的影响。研究结果表明:锚索振动系统的初张力、阻尼比越大,锚索的位移功率谱密度就越小;随着车速的增加,锚索跨中位移逐渐变大;由于等效线性化的影响,频域分析得到的位移均方根比时域分析得到的位移均方根要偏小一些。

路面不平顺激励下车辆系统振动响应谱矩的简明封闭解

工程上常将路面不平顺看作具有零均值的平稳随机过程.针对路面不平顺激励下车辆系统随机振动响应无封闭解的问题,提出了一种简明封闭解法.综合运用复模态法和虚拟激励法将基于不平顺路面谱激励下的车辆系统的响应功率谱二次正交化,获得了车辆系统随机振动响应方差、0—2阶谱矩及绝对加速度方差的简明封闭解.运用本文方法对一类车辆系统的振动进行分析,并与虚拟激励法进行对比.研究表明本文方法所得方差和谱矩的封闭解法的正确性.

路面不平顺对非对称式斜拉桥的影响

非对称式斜拉桥由于其结构复杂,动力特性有别于普通斜拉桥。本文主要对主跨跨中加冲击荷载来模拟分析冲击荷载下桥跨结构的时程分析,来说明路面不平顺对非对称式斜拉桥的影响。

由路面不平顺引起的车桥响应频谱分析

本文用频谱分析的方法研究了车桥系统由路面不平顺引起的动力响应.为定性地分析车桥系统提供了一个新的方法,文中视车桥为两个子系统,用选代法解出它们的频谱响应,避免了以往所使用的数值积分分析法。从分析车桥系统传递函数的频谱入手,研究了车桥系统的基频与车速的关系。并且分析了车桥的质量比,固有频率比,车速以及阻尼对系统动力稳定性的影响,从而导出较有利的行车速度。

抢险车对92m跨度复合材料桁架桥动态响应的影响

为研究大跨径桁架式纤维增强复合材料(FRP)应急抢修桥梁成桥后的动力性能,基于导梁推送施工92 m跨度的FRP桁架桥模型,编制FRP桁架桥的车桥耦合算法,研究抢险车辆的车速、质量及路面不平顺对FRP桁架桥的跨中竖向位移、竖向加速度和关键杆件轴向应力等指标的影响.结果表明:路面越不平顺,车辆对桥梁结构的冲击作用越大,且路面等级对竖向位移的影响大于对关键杆件轴向应力的影响;车速为20~50 km/h时,车速变化对冲击系数影响较小,但车速超过50 km/h时,车速的影响逐渐增大;车辆质量对桥梁各项指标动力响应的峰值曲线呈线性增大趋势.当车辆质量为2.80×10^(4)kg,车速30 km/h时,最大跨中竖向位移为167 mm,未超过抢修桥梁位移限值(L/120),表明该桥梁的设计可以满足抢险的通行要求.

路面激励相干函数对车桥系统随机振动响应的影响

采用虚拟激励法建立多点输入相干激励车桥耦合随机振动模型,研究路面不平顺相干函数对车桥耦合系统振动响应的影响.将三轴自卸汽车离散为三维九自由度弹簧-质量-阻尼体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面输入激励的相干性,研究Naryanan相干函数、Dieter相干函数和Zhang相干函数对车桥耦合系统振动响应及频谱特性的影响.研究结果表明:不同的相干函数对位移均方根和加速度均方差的影响效果不同;相干函数仅影响共振能量大小,不改变路面激励与车桥耦合系统的共振频率;研究车桥耦合随机振动响应时,路面激励相干函数对桥梁振动响应的影响可不计,但对车辆振动响应的影响不可忽略.

公路工程路基路面病害治理措施

随着我国市场经济的发展，越来越多的公路工程正在兴建当中，只有保证了工程施工的质量．才能造福于人民，加快交通运输事业的发展，同时增强社会效益以及经济效益。在公路工程施工过程中．应尤其注意路面路基的病害防治，如若处理不及时或处理不当，则会为公路工程带来不可估量的后果。常见的路基路面病害有：路基变形、路面不平顺、边坡塌滑、路基塌陷等问题。

移动荷载下钢-混组合梁桥剪力连接件受力分析

为了分析双工字钢-混组合连续梁桥剪力连接件在移动荷载作用下的受力特性,本文将剪力连接件简化为沿桥梁纵向放置的弹簧单元,用弹簧单元的轴力代替剪力连接件的剪力,采用ANSYS软件建立车桥耦合振动系统,其中车桥之间采用点面接触模型,利用Newmark-β法求解车桥耦合模型,并用现场试验验证了模型的正确性,同时对不同车重、车速、路面不平度和车数下各剪力连接件的受力特性进行了研究。结果表明:采用弹簧单元模拟简化的剪力连接件可以有效的计算桥梁不同位置剪力连接件的受力特性,且不同位置处的剪力连接件受力状态不同,行车因素对剪力连接件受力特性也有较大影响。

基于车辆静置的桥梁模态参数识别方法

针对传统工作模态参数识别中存在的振型难以质量归一化和传感器数量多,“移动车辆扫描法”存在对路面不平顺过于敏感和振型难以质量归一化等问题,提出一种采用少量传感器且对路面不平顺不敏感的桥梁模态参数(频率和质量归一化振型)识别方法。该方法将车辆停靠于选定位置,形成静置车辆-桥梁系统,测试系统频率;测完后移动车辆至下一位置,重新停靠后测试频率,以此类推,“随停随测,即测即走”,通过系列系统频率识别模态参数,因此称之为基于车辆静置的模态参数识别。首先,采用数值算例展示静置车辆-桥梁系统频率随着车辆静置位置的变化而变化的现象;其次,通过理论推导揭示静置车辆-桥梁系统频率演化与桥梁模态参数之间的物理关系;然后,提出通过测试系列静置车辆-桥梁系统频率来识别桥梁模态参数的流程并予以验证;最后,系统讨论车/桥质量比和车辆刚度等因素的影响。结果表明:提出的方法化振型识别为频率识别,只需少量加速度传感器,便能快速识别桥梁质量归一化振型。

公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势

近年来,随着公路交通事业和大跨度桥梁的发展,桥梁在重载、高速公路车辆荷载作用下的振动性能与车辆行车安全控制越来越受到研究者的广泛关注。该文首先简要回顾了公路车桥耦合振动早期的实验研究和古典分析理论,然后,重点针对目前公路桥梁与车辆耦合振动研究现状中的车辆分析模型、桥梁分析模型、路面不平顺及数值计算方法等几个方面,系统归纳和总结了其主要成果;同时,指出目前公路车桥耦合振动研究工作中尚存的有待进一步完善的问题,探讨了今后的研究发展方向。

车桥系统非平稳随机振动的PEM-PIM算法

研究了车桥耦合系统受到路面不平激励而发生的非平稳随机振动。采用虚拟激励方法(PEM)将路面的竖向随机不平度精确地转化为一系列竖向简谐不平度的叠加,从而简化了运动方程的求解,在此基础上用精细积分法(PIM)的三种格式进行数值计算。这种基于虚拟激励法的精细积分(PEM-PIM)算法比通常的数值积分方法更真实地模拟了车辆作用力在时间域和空间域上的连续变化,也更精确地实施了数值积分。与广泛采用的Newmark方法比较,三种PEM-PIM格式处理这类问题时在分析精度和计算效率上都有显著的改善,而又各有特色。

移动质量作用下桥梁响应的精细积分

高效地计算移动质量过桥问题是解决车桥振动分析、优化、控制等一系列问题的基础．针对常规的数值方法(例如Newmark方法)在求解上述问题时存在的缺陷提出了3种精细积分格式．它们在每一个时间步内不但允许移动质量空间的连续移动,而且比较真实地模拟了由路面不平和桥梁竖向位移所产生的移动质量惯性力．与Newmark方法计算结果的比较表明,灵活地应用不同形式的精细积分格式可以使这类基本问题的分析精度和计算效率有很大的提高．

耦合振动对桥梁结构变形检测精度仿真

研究桥梁结构变形检测精度问题,传统检测过程中路况的不确定性和车速的不同引起的耦合振动位移会对检测结果的精度造成较大的误差。为了解决上述问题,构建路面不平整模型和两个自由度的四分之一车辆模型,并以此模型建立车桥耦合振动微分方程,求解此方程得到因路面不平顺引起的车身振动位移,仿真分析不同车速和不同路面等级引起的桥梁跨中挠度和车身振动位移。结果表明,车速更大地影响着桥梁跨中振动形式,路面不平顺更大地影响着车身振动位移。耦合振动引起的车身振动位移值对于桥梁线形检测的毫米级精度要求是不可忽略的,为桥梁优化检测提供了参考。

公路与城市桥梁车桥耦合振动研究发展综述

回顾了在公路桥梁车桥耦合振动领域内的国内外研究成果,并分别就桥梁模型,车辆模型,路面不平整模型,耦合模型数值求解进行了研究综述,并对车桥耦合振动问题普遍存在的难点和进一步研究的方向进行了概括。

移动车辆荷载环境微振动的排桩隔振参数分析

为满足精密仪器振速控制要求,提出“群桩基础+隔振排桩”与空气弹簧的两级组合隔振措施。主要研究路面移动车辆荷载经过时,第一级隔振中排桩的隔振效果。实测土体小应变动力参数,通过编写车辆-路面耦合单元(VRI)子程序引入路面不平顺,并基于三维有限元法建立了道路-排桩-地基动力模型。将模拟振速经1/3倍频程滤波与实测进行对比,并对隔振排桩进行了参数分析。研究结果表明:两级隔振体系可满足VC-E微振动控制要求;排桩的间距、桩长和排数是影响隔振效果的主要因素,且竖向隔振效果较水平向好。研究成果可为今后环境微振动工程的设计与施工提供有益参考。

CCD传感器在动态检测方面的应用

随着科学技术的不断进步,检测技术水平也逐渐提高,尤其是在动态检测方面。为了提高动态检测技术,CCD传感器被应用在其中。文章主要讨论CCD传感器在动态检测中的原理,并且将其应用在路面的不平顺检测中,进行数据分析。