车流密集程度对重载随机车流与桥梁耦合振动影响分析

目的 将元胞自动机建立的重载随机车流模型引入车桥耦合振动系统,探究重载随机车流密集程度激发桥梁振动响应规律。方法 基于元胞自动机和NaSch模型,模拟道路交通周期边界条件下单向双车道重载随机车流,真实还原桥梁上车流演变规律,建立考虑车型、车速、车道、车重和驾驶员行为特性的重载随机车流-桥梁耦合振动模型;采用MATLAB软件编程求解重载随机车流与桥梁耦合振动特性。结果 重载车流从自由流向阻塞流转变,桥梁竖向挠曲变形逐渐增大,振动加速度先增大后减小;阻塞流时桥梁产生最大竖向变形,密集流时桥梁竖向振动速度和加速度响应最剧烈。桥梁振动响应的能量峰值主要集中在桥梁主频4 Hz和9 Hz附近,且随着车流密度增大、车速降低,随机车流激发的桥梁振动响应能量峰值先增大后减小。结论 车辆占有率为18%的密集流出现最大振动响应能量峰值,车辆占有率为31%的拥挤流最易激发桥梁高阶频率振动。