预应力效应对中速磁浮线路简支梁车-桥耦合振动响应的影响

以长沙磁浮线路简支梁桥为研究对象,建立考虑不同预应力效应的磁浮线路简支梁桥车-桥耦合振动模型,分析预应力效应对中速磁浮线路车-桥耦合振动响应的影响。结果表明:预应力效应的变化对桥梁动力响应影响明显,预应力增加显著加剧桥梁竖向振动加速度,预应力由0.67P0(P0为张拉控制应力)增加到1.33P0时,桥梁跨中竖向最大加速度从0.21 m/s^(2)增至0.44 m/s^(2);车速增加会加剧预应力效应的影响,对桥梁竖向振动加速度的影响尤为明显,车速由20 km/h增加到200 km/h时,在1.00P0作用下,桥梁跨中竖向最大加速度从0.15 m/s^(2)增至0.76 m/s^(2);箱壁局部变形对车-桥耦合竖向振动响应有显著影响,预应力导致的箱壁局部变形不可忽略。

基于ANSYS的简支梁车-桥-支座耦合动力响应分析

为准确模拟车辆过桥产生的振动,应考虑支座弹性作用的影响。结合分离法与汽车动力学原理,分别建立车辆、桥梁和支座的计算模型并通过位移协调关系和力的平衡关系进行车-桥-支座耦合。基于ANSYS中APDL语言,以30 m简支箱梁桥为算例研究桥面不平整度、支座刚度和阻尼对车-桥-支座耦合动力响应的影响。结果表明,桥面平整度越差,车辆行驶过程中对桥梁产生的冲击力越大,激发桥梁的动力响应越剧烈;适当增大支座刚度能有效降低桥梁动挠度,减弱振动响应;支座阻尼具有耗能作用,增大支座阻尼对削弱桥梁加速度响应有明显的效果;在设计桥梁支座时,应适当增大支座刚度和阻尼来削弱车-桥-支座耦合振动对桥梁的冲击作用。

大跨度劲性骨架拱桥车桥耦合动力响应仿真分析

针对大跨度劲性骨架拱桥车桥耦合的动力响应问题,结合分离迭代法原理与车辆动力学理论,基于ANSYS分别建立主跨为416 m大跨度劲性骨架拱桥模型和9自由度的空间三轴车辆模型,由单元位移场计算方法,提出了一种单元号时程数组定位车轮位置方法,简化了车轮过桥对复杂桥梁单元划分的要求,该方法运用APDL编写并通过位移协调方程进行车桥耦合,计算分析时引入了弹簧单元模拟桥梁支座,研究了支座刚度和阻尼、车速、路面不平顺以及车队排数等因素对大跨度劲性骨架拱桥车桥耦合动力响应的影响。结果表明:适当增大的支座刚度和阻尼设计能有效降低桥梁的动力响应;随着车速的增大,拱肋的竖向位移变化不大,车速在80 km/h附近时,车致振动频率接近基频,拱肋的振动响应较为激烈;路面不平顺度对大跨度劲性骨架拱桥车桥耦合动力响应影响较大,路面等级越差,动力响应越激烈;随着车队排数增加,车致振动越激烈。

基于ANSYS的公路复杂桥梁车桥耦合动力分析方法

针对复杂桥梁的车桥耦合振动数值分析,提出了采用既有有限元通用分析软件ANSYS实现公路复杂桥梁车桥耦合振动的计算方法,即把车辆和复杂桥梁视作两个分离子体系,分别应用广义虚功原理和有限元法,推导了两者的各自振动方程组;通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,把车桥振动耦合起来,建立了车桥耦合振动方程;最后通过ANSYS实现.数值算例表明,该方法仅经3次迭代即可获得较高精度及可靠的数值结果.并与连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数进行对比,两者基本吻合,从而为公路复杂桥梁(如曲线连续梁等)动力性能评价提供了一种方便可靠的数值分析方法.

公路曲线梁桥车桥耦合振动数值分析

分别应用广义虚功原理和有限元法建立车辆和桥梁的振动方程,根据车-桥两系统之间随时间变化的接触点满足接触力和位移的协调条件,应用通用结构分析软件ANSYS建立车桥耦合振动响应的有限元迭代分析模型,并进行数值求解。以一座公路曲线梁桥为例,分别进行了不同车速和是否计入离心力、桥面不平整度等条件下的车桥耦合振动响应分析。结果表明:离心力对桥梁竖向动态响应影响不大,但使桥梁扭转角动态响应加剧;随着车辆速度的增加,振动响应波动的幅值越来越大,频率越来越低,周期变长;桥面不平整度对桥梁的车桥耦合振动影响很大,分析中应予以考虑。

多车车桥耦合振动特性研究

在简支梁车桥耦合振动的理论分析中库辆之间的相互作用是难点。在车辆的动力平衡方程以及车桥相互作用力的表达式的基础上雅导多车激励简支梁车桥耦合振动动微分方程,建立多车激励简支梁车桥耦合振动模型,利用Newmark算法对微分方程进行数值求解,分别从时域和频域分析得:在车辆间的相互作用下车桥耦合振动大大增加。最后,根据车桥耦合振动系统的边界衔接条件验证了多车桥梁耦合振动模型的可行性和耦合特性研究的正确性。

基于ANSYS的车桥耦合动力分析

为准确分析车桥之间的相互作用,根据达朗贝尔原理推导出了车桥系统动力平衡方程。通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,将车桥两系统耦合起来并通过ANSYS实现。数值算例表明:运用基于ANSYS车桥耦合动力分析方法所得结果与利用振型叠加法所得结果吻合良好,表明该方法是正确而有效的,可用于分析各种车桥耦合振动问题。

不平整度桥面下连续梁桥车桥耦合振动分析

现行《公路桥涵设计通用规范》采用结构基频来计算桥梁结构的冲击系数,而基频的计算宜采用有限元方法,但如何计算,规范没有明示;而且规范给定的连续梁基频估算公式不分直桥和弯桥;再者按规范基频估算公式计算冲击系数的值有待商榷。采用一种基于有限元通用分析软件ANSYS来实现公路桥车桥耦合振动数值分析方法,对弯桥车桥耦合振动影响因素进行分析,然后分别对直线和曲线连续梁桥考虑了桥面不平整度后车桥耦合振动进行计算。分析结果表明,直桥和弯桥的动力系数不同,换算成冲击系数均大于连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数。

基于有限元的曲线连续梁桥车桥耦合振动分析

考虑车桥耦合振动计算了汽车通过曲线连续梁桥时车辆和桥梁的振动。把车辆和曲线连续梁桥视作两个分离子体系,分别应用广义虚功原理和有限元法推导了两者的各自振动方程组,通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程把车辆和曲线连续梁桥振动耦合起来,建立了车桥耦合振动方程,给出了采用有限元通用分析软件ANSYS实现公路曲线连续梁桥车桥耦合振动的计算方法。数值算例表明,该计算方法仅经3次迭代即可获得较高精度及可靠的数值结果,并与连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数进行对比,在平整桥面情况下,两者基本吻合,在桥面不平度等级为C级时,两者相差较大,这说明按现有规范计算曲线连续梁桥的冲击系数,在某些特定的条件下,有可能是不安全的。从而为公路曲线连续梁桥动力性能评价寻求了一种方便可靠的数值分析方法。

人-车-桥耦合系统振动分析及乘客舒适度评价

基于8自由度人椅动力学模型和31自由度车辆模型建立人-车-桥耦合系统,车辆与轨道桥梁通过轮轨接触力及位移协调条件耦合,建立人-车-桥耦合振动方程,采用Newmark-β法对方程组进行求解。对国产300 km/h动力分散式列车的过桥行走过程进行分析,采用乘坐舒适度指标对人体振动舒适性进行评价,并讨论了轨道不平顺等级、车速、乘客数量以及乘客位置对人体舒适程度的影响。

车-轨-桥耦合动力系统影响参数分析

为了考虑高速列车、板式无砟轨道和桥梁相互作用的特点,需将列车模拟为质量-弹簧-阻尼多刚体相互约束的系统,通过列车车轮与钢轨的接触关系,建立车-轨-桥耦合系统的运动方程。重点分析了双线列车以不同工况通过高速铁路桥梁时,列车行驶状态(速度和加速度)、列车悬挂系数和钢轨-轨道-桥梁连接参数分别对车-轨-桥耦合系统的动力学性能影响。结果表明,(1)列车的加速度和速度的变化对耦合系统有不同程度的影响,随着列车行驶速度与加速度在一定范围内增加,车体自身结构的位移振动响应逐渐减小,而钢轨和桥梁结构的位移振动响应则不断增加;(2)列车悬挂参数的改变对列车自身结构影响较大,而对钢轨和桥梁结构影响很小;(3)车体一系刚度系数增大会引起列车系统结构振动响应变大,但车体二系刚度系数的增加却抑制了车体结构的振动响应;(4)除了钢轨的最大加速度随着连续刚度系数增加呈线性递减外,列车、钢轨和桥梁的振动响应不易受钢轨与桥梁间连接参数的影响。

公路桥梁车桥耦合振动数值分析方法

针对公路桥梁车桥耦合振动响应分析的复杂性,结合分离迭代法原理与车辆动力学理论,提出了基于ANSYS的车桥耦合振动响应数值分析方法.将车辆模型与桥梁模型分别独立建于ANSYS软件环境中,利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系(力的平衡关系自动满足),基于ANSYS瞬态动力学求解功能,采用APDL编程实现车辆(车流)过桥的耦合动力时程响应分析,并与相关文献算例结果进行了定量比较.研究结果表明:该方法精度较高,与文献结果对比,光滑路面下响应相对误差均在5%以内,考虑桥面平整度时响应趋势基本一致;该方法在任意载荷步处不需要迭代计算,避免了复杂程序设计,极大地提高了分析效率.

桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析

列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载,列车的响应发生突变,导致列车的行车安全受到威胁.以某客运专线桥隧过渡段为研究背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和车桥耦合振动分析,计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应;对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应,研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响,探讨了最不利的安全指标.研究结果表明:越靠近车头的车体,气动力突变与列车响应越大;相比0°攻角,正风攻角对行车相对有利,+7°的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%;负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应,−7°风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%;风速在22.5 m/s以下时,CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段;20 m/s风速时,车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段;随着车速与风速的增加,轮轴横向力是首先超限的安全性指标.

南京大胜关长江大桥轻轨列车走行性研究

以南京大胜关长江大桥使用托架结构搭载轨道交通为研究背景,基于车桥耦合振动分析理论对轻轨列车走行性进行分析。结果表明:轻轨列车以不同负载状态和车速运行时,桥梁结构的动力响应均较小,列车的运行安全性和乘坐舒适性均为优;车辆负载状态对桥梁及车体的振动响应有较大影响;车辆脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数、车体振动加速度、舒适性指标均随车辆负载减小而增大,轻轨列车的安全性主要由空载状态控制。

基于有限元法的车桥耦合动力分析

移动车辆经过桥梁时,桥梁因车桥耦合作用而产生动力响应。论文通过对有限元方法进行动力分析,研究桥梁结构的位移响应,为复杂桥梁的动力分析提供了一种可靠的数值计算方法。

简支梁车桥耦合振动及其影响因素

针对主梁刚度下降对车桥耦合振动响应的影响问题,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法。将桥梁与车辆模型独立建于ANSYS环境下,并通过APDL编程语言实现耦合关系,得到振动时程响应曲线,与相关文献对比验证其正确性;并利用该算法研究了当车辆行驶速度、刚度下降段长度、刚度下降比例变化时简支梁桥的车桥耦合振动特性,给出了冲击系数、加速度峰值等参数的三维变化曲面图,分析各参数对车辆过桥时的耦合振动影响。研究结果表明:该算法与传统算法相差小于1%;当简支梁主梁刚度下降时,跨中挠度冲击系数最大值为0.168,跨中弯矩冲击系数最大值为0.239,车辆竖向加速度最大值为0.973,跨中截面竖向加速度最大值为1.354;并且以上参数受到车辆行驶速度的影响程度较大,受主梁刚度降低的影响较小。