列車高速通過橋梁時(shí)的車橋耦合振動(dòng)分析

大跨度提籃拱橋車橋耦合振動(dòng)分析——大跨度提籃拱橋車橋耦合振動(dòng)分析目前國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)橋梁設(shè)計(jì)關(guān)于橋梁剛度限值的規(guī)定只適用于單跨和多跨簡(jiǎn)支梁等小跨度常規(guī)橋梁,特殊結(jié)構(gòu)橋梁都超出了目前我國(guó)各種規(guī)范和暫規(guī)所能涵蓋的范圍。提出了列車、大跨度提籃拱橋空間...

以32m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)槔?使用有限元軟件simpack和ansys分別建立chr動(dòng)車模型和32m簡(jiǎn)支梁橋模型,進(jìn)行兩款軟件的聯(lián)合仿真,研究列車的通過速度和簡(jiǎn)支梁橋的剛度對(duì)橋梁動(dòng)力響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明:列車通過速度對(duì)橋梁跨中的豎向位移及豎向加速度影響比較大,跨中的豎向位移和豎向加速度均隨列車通過速度的增大而增大,列車通過速度對(duì)橋梁跨中的橫向位移和橫向加速度影響較小;橋梁剛度對(duì)跨中的豎向位移、豎向加速度、橫向位移和橫向加速度的影響比較小,工程中在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增大橋梁剛度對(duì)提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性意義不大;該計(jì)算方法可用于車橋耦合振動(dòng)分析,計(jì)算結(jié)果可為高速鐵路橋梁建設(shè)提供依據(jù)。

本文采用3-d全車模型和模態(tài)坐標(biāo)法,以路面豎向不平順為激勵(lì)源,建立車-橋耦合振動(dòng)微分方程,用runge-kutta法求解,據(jù)此思路用matlab編制車-橋耦合振動(dòng)的計(jì)算程序,并進(jìn)行了frp橋面板鋼梁橋的振動(dòng)分析,模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比符合較好,表明該方法正確有效,可用于分析各種車橋耦合振動(dòng)問題。

將曲線通過車輛和曲線連續(xù)梁橋分為兩個(gè)由非線性輪軌接觸力聯(lián)系的振動(dòng)子系統(tǒng)。運(yùn)用車橋耦合振動(dòng)理論,建立鐵路車輛曲線通過模型動(dòng)力方程、曲線梁橋模型及其動(dòng)力方程?；诩?lì)非線性振動(dòng)的數(shù)值算法,編制曲線梁橋車橋耦合振動(dòng)分析軟件vcbid,進(jìn)行一座鐵路曲線連續(xù)梁橋車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)分析。結(jié)果表明:行駛速度對(duì)曲線連續(xù)梁橋豎向振幅的影響較大,但曲線連續(xù)梁橋的豎向振幅并不總是隨行駛速度的增加而增加;曲線連續(xù)梁橋的橫向位移隨行駛速度的增大而增大,大致呈線性關(guān)系;車輛的橫向加速度、豎向加速度、脫軌系數(shù)和輪重減輕率均隨車輛行駛速度的增加而增加,且均滿足我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的要求。

車橋耦合系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)分析 3－142 車橋耦合系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)分析 張志超，趙巖，林家浩 （大連理工大學(xué)工程力學(xué)系工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116024） 摘要：本文研究了車橋耦合系統(tǒng)受軌道高低不平順激勵(lì)而產(chǎn)生的垂向非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。車輛采用具有 兩系懸掛10個(gè)自由度的四輪模型，橋梁采用bernoulli-euler梁?jiǎn)卧邢拊Ｐ?。將軌道高低不?順假設(shè)為均勻調(diào)制演變隨機(jī)過程，并考慮車輪間的相位差，采用虛擬激勵(lì)法(pem)將軌道不平度精確 地轉(zhuǎn)化為一系列垂向簡(jiǎn)諧不平度的疊加，大大簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)方程的求解。在此基礎(chǔ)上采用能夠更真實(shí)地 模擬車輛作用力在時(shí)間域和空間域上連續(xù)變化的精細(xì)積分法(pim)來進(jìn)行數(shù)值積分計(jì)算。最后通過兩 個(gè)算例給出了耦合系統(tǒng)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)值變化的時(shí)程曲線，分析了車輛運(yùn)行速度和軌道不平順對(duì)于系統(tǒng)隨機(jī) 響應(yīng)的影響。數(shù)值計(jì)算表明

以鋼桁梁橋自由振動(dòng)的模態(tài)和正則坐標(biāo)作為橋跨結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移函數(shù),將列車-鋼桁梁橋作為一個(gè)系統(tǒng),計(jì)算正則坐標(biāo)下鋼桁梁橋及車輛的總勢(shì)能.基于彈性系統(tǒng)的總勢(shì)能值不變?cè)砑靶纬删仃嚨膶?duì)號(hào)入座法則,建立了車橋時(shí)變系統(tǒng)在正則坐標(biāo)下的振動(dòng)方程,有效減少了車橋振動(dòng)的自由度和計(jì)算工作量.以某鐵路為例,計(jì)算了連續(xù)鋼桁梁橋車橋系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng),并用模態(tài)法和非模態(tài)法進(jìn)行對(duì)比,最小誤差為0.16%.

雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蜍嚇蝰詈险駝?dòng)研究——采用單個(gè)移動(dòng)質(zhì)量一彈簧一阻尼模型模擬車輛，應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理和位移協(xié)調(diào)條件，推導(dǎo)出車橋耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程．考慮幾何非線性及橋面不平度因素，就車輛沿橋縱軸向中心行駛和偏心行駛2種工況，探討單個(gè)移動(dòng)車輛荷載對(duì)雙鏈懸索...

基于ANSYS的公路橋梁車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)數(shù)值分析方法

為探討城市軌道交通u型梁車橋系統(tǒng)車橋耦合振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境的影響,采用線性化輪軌模型建立了31個(gè)自由度的車輛動(dòng)力學(xué)模型。以重慶市軌道交通一號(hào)線工程中梁山以西高架區(qū)間所采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為30m的單線小u結(jié)構(gòu)為對(duì)象,采用自編程序和通用對(duì)機(jī)車車輛過橋時(shí)的車橋耦合振動(dòng)進(jìn)行了分析,實(shí)測(cè)了周邊地面受到車橋耦合振動(dòng)的響應(yīng),并通過計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析對(duì)所建立的理論模型和編制的程序進(jìn)行了驗(yàn)證,對(duì)u梁引起的環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,u型梁具有良好的環(huán)境振動(dòng)控制效果。

以某鐵路曲線連續(xù)梁橋方案為例,討論了大跨度鐵路曲線梁橋的車橋耦合振動(dòng)。在對(duì)曲線梁橋車橋耦合振動(dòng)的分析中,建立了具有35個(gè)自由度的鐵路車輛曲線通過模型動(dòng)力方程和曲線梁的動(dòng)力模型及其動(dòng)力方程;應(yīng)用了一種基于激勵(lì)非線性振動(dòng)的數(shù)值方法算法,并在windows9x／2000／xp工作環(huán)境下利用powerstation和visualc++完成了計(jì)算程序的編制,取得了較好的計(jì)算結(jié)果。分析中將車輛和曲線連續(xù)梁橋分為兩個(gè)由非線性輪軌接觸力所聯(lián)系的振動(dòng)子系統(tǒng),通過迭代法進(jìn)行求解,軌道不平順采用在給定軌道條件下的人工模擬不平順,在分析過程中計(jì)入了不同車速對(duì)曲線通過的車輛及曲線連續(xù)梁橋振動(dòng)的影響。

為了評(píng)估高速鐵路上多線鐵路橋梁列車運(yùn)行安全性與舒適性,以渝黔鐵路白沙沱大橋?yàn)槔?采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件simpack建立了crh3動(dòng)車和拖車三維空間動(dòng)力學(xué)模型,并通過simpack的子結(jié)構(gòu)技術(shù)將動(dòng)車和拖車組裝成列車動(dòng)力學(xué)模型;采用有限元軟件ansys建立了橋梁的動(dòng)力分析模型,計(jì)算其自振特性.根據(jù)列車和橋梁子系統(tǒng)之間的變形協(xié)調(diào)條件和力平衡條件,在輪軌接觸面的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行位移和力的數(shù)據(jù)傳遞,基于simpack與ansys相結(jié)合的聯(lián)合仿真方法首次進(jìn)行多線車橋耦合振動(dòng)仿真,分析了橋梁動(dòng)力學(xué)指標(biāo)及列車安全性指標(biāo)和舒適性指標(biāo),探索了多線車橋耦合振動(dòng)的一般規(guī)律和對(duì)列車安全性與舒適性的影響程度.研究結(jié)果表明:(1)三線列車共同作用下,與單線單獨(dú)行車時(shí)對(duì)應(yīng)動(dòng)車和拖車的車輛安全性指標(biāo)(脫軌系數(shù)、輪重減載率及輪軌橫向力)幾乎完全一致;車輛舒適性指標(biāo)(車體豎向加速度、車體橫向加速度、豎向舒適度指標(biāo)及橫向舒適度指標(biāo))中除個(gè)別豎向加速度約10%外,其余指標(biāo)都在1%以內(nèi),表明由于橋梁剛度較大,橋梁振動(dòng)對(duì)列車動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的影響很小,單線和多線對(duì)應(yīng)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)非常接近,可近似采用單線單獨(dú)行車時(shí)車輛動(dòng)力學(xué)指標(biāo)推測(cè)多線同時(shí)行車的對(duì)應(yīng)指標(biāo).(2)三線列車共同作用下橋梁主跨跨中豎向位移比單線疊加位移略大,相差1%以內(nèi),豎向位移影響系數(shù)在1.001~1.006之間;三線列車共同作用下橋梁主跨跨中橫向位移與單線代數(shù)疊加位移相近,相差±10%以內(nèi),主跨跨中橫向位移影響系數(shù)在1.000左右,可以近似采用單線疊加的豎向位移和橫向位移推測(cè)三線列車共同作用下的豎向位移和橫向位移.(3)三線列車共同作用下橋梁主跨跨中豎向加速度絕對(duì)值比單線代數(shù)疊加后的絕對(duì)值小,影響系數(shù)在0.636~0.771之間,可參照單線代數(shù)疊加的橋梁豎向加速度保守評(píng)定橋梁的豎向加速度;三線列車共同作用下的主跨跨中橫向加速度絕對(duì)值比單線行車橫向加速度絕對(duì)值中的最大值小,可參照單線橫向加速度絕對(duì)值的最大值保守評(píng)定橋梁橫向加速度.

車橋耦合振動(dòng)研究方法綜述

車橋耦合振動(dòng)講義第1講-chapter_No.1

為了探討列車通過軌道交通高架槽形梁時(shí)誘發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲，以某擬建30m軌道交通槽形梁為研究對(duì)象，建立車橋耦合系統(tǒng)振動(dòng)分析模型以及槽形梁結(jié)構(gòu)聲輻射有限元/邊界元模型。采用多體動(dòng)力學(xué)軟件simpack建立列車的空間動(dòng)力學(xué)模型，采用有限元軟件ansys建立槽形梁有限元模型，基于simpack和ansys相結(jié)合的聯(lián)合仿真方法，獲取輪軌激振力。在計(jì)算列車荷載作用下槽形梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，采用有限元-間接邊界元耦合聲學(xué)分析法，探討底板厚度以及腹板高度對(duì)槽形梁結(jié)構(gòu)噪聲的影響。研究結(jié)果表明：底板厚度的增加可以降低槽形梁梁體正下方的結(jié)構(gòu)噪聲，但并非越厚越好，底板厚度對(duì)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)聲場(chǎng)有一定程度的影響，但降噪效果不明顯；腹板高度的變化使槽形梁結(jié)構(gòu)噪聲輻射衰減方向有所改變，橋梁腹板兩側(cè)噪聲輻射衰減速度較快；橋梁底板正上方的結(jié)構(gòu)輻射噪聲最強(qiáng)區(qū)域有縮小趨勢(shì)；分析結(jié)果可為軌道交通槽形梁結(jié)構(gòu)減振降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的理論參考依據(jù)。

基于有限元的曲線連續(xù)梁橋車橋耦合振動(dòng)分析——考慮車橋耦合振動(dòng)計(jì)算了汽車通過曲線連續(xù)梁橋時(shí)車輛和橋梁的振動(dòng)。把車輛和曲線連續(xù)梁橋視作兩個(gè)分離子體系，分別應(yīng)用廣義虛功原理和有限元法推導(dǎo)了兩者的各自振動(dòng)方程組，通過位移協(xié)調(diào)方程及車橋相互作用聯(lián)系方程...

不平整度橋面下連續(xù)梁橋車橋耦合振動(dòng)分析

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建立了具有6個(gè)自由度重載列車的車輛振動(dòng)分析模型和重載鐵路橋梁的梁段單元模型,通過輪軌接觸處的位移協(xié)調(diào)條件與輪軌相互作用力的平衡關(guān)系建立了重載車輛-橋梁系統(tǒng)耦合運(yùn)動(dòng)方程,采用迭代求解,編制了重載鐵路車-橋耦合振動(dòng)分析程序。對(duì)影響重載鐵路簡(jiǎn)支梁橋的跨中撓度的各種因素進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明:列車的軸重、速度、加速度、減速度及軌道不平順對(duì)重載鐵路橋梁的跨中撓度和豎向加速度有著重要影響。

橋梁墩臺(tái)不均勻沉降時(shí)的車橋垂向系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析——運(yùn)用自編車一線一橋垂向耦合振動(dòng)分析程序，分析車輛通過橋梁時(shí)列車和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)，研究橋梁墩臺(tái)發(fā)生不均勻沉降對(duì)車、橋垂向系統(tǒng)耦合振動(dòng)的影響。研究表明：貨物列車通過時(shí)，在橋梁墩臺(tái)不均勻沉降單一因素...

第43卷第6期 2010年6月 天津大學(xué)學(xué)報(bào) journaloftianjinuniversity vol.43no.6 jun.2010 收稿日期：2009-06-26；修回日期：2009-08-31. 作者簡(jiǎn)介：施穎（1963—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士研究生． 通訊作者：孫慧，bighui2000@sina.com. ▋ 基于ansys的公路復(fù)雜橋梁車橋耦合動(dòng)力分析方法 施穎 1,2 ，宋一凡 1 ，孫慧 3 ，周新平 4 (1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，西安710064；2.浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州310014； 3.天津大學(xué)管理學(xué)院，天津300072；4.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安710075) 摘要：針對(duì)復(fù)雜橋梁的車橋耦合振動(dòng)數(shù)值分析，提出了采用既有有限元通用分析軟件

為了更加準(zhǔn)確地對(duì)乘車舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià),建立了乘客-車輛-橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析模型,通過拉格朗日方程推導(dǎo)了系統(tǒng)的動(dòng)力微分方程,newmark積分進(jìn)行迭代計(jì)算,采用fortran語言編程進(jìn)行求解,分別計(jì)算了橋梁、車輛及乘客的振動(dòng)響應(yīng),并與通常的車輛-橋梁耦合振動(dòng)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.結(jié)果表明:是否考慮乘客模型對(duì)于橋梁的位移影響比較有限,但是對(duì)于車輛的振動(dòng)狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生明顯影響,且車輛與乘客的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)存在明顯差異,因此采用車輛的振動(dòng)響應(yīng)對(duì)乘車舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法可能會(huì)過高地估計(jì)乘客的舒適性.

在公路橋梁設(shè)計(jì)工作中,要對(duì)車橋耦合動(dòng)力進(jìn)行分析,從而為車輛安全通過橋梁提供保障.但就目前來看,復(fù)雜橋梁車橋耦合動(dòng)力分析一直是一個(gè)難題.基于此,對(duì)anysy在公路復(fù)雜橋梁車橋耦合動(dòng)力分析中的應(yīng)用展開分析,將車輛和復(fù)雜橋梁作為相互分離的體系,分別展開振動(dòng)分析.研究結(jié)果表明,使用該方法能夠?yàn)閺?fù)雜橋梁的動(dòng)力分析提供可靠的方法.