中国公路学报

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中国公路学报. 2018, 31(7): 0-0.

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封一/四

中国公路学报. 2018, 31(7): 0-0.

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“风-车-桥耦合振动”专刊导语

中国公路学报. 2018, 31(7): 0-0.

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随着“一带一路”等重大区域合作倡仪的提出和推进，一大批内陆超长公（铁）路交通设施和沿海港口群区域已经或将要得以新建和投入使用，由于内陆地区的地形、河流及沿海各港口群区域内港口之间的跨海连接需要等原因，大量大跨桥梁甚至超大跨跨海工程已经或将要修建。这些桥梁结构形式各异，地理分布较广，在役期间承受复杂风场和汽车、列车等多种运营荷载的联合作用。风和汽车（列车）荷载是桥梁在役期间最常见的荷裁。大跨桥梁对风作用敏感，且随着汽车工业以及髙速列车的快速发展，车-桥相互作用越来越显著，风和汽车（列车）荷载联合作用是导致大跨径桥梁结构振动、损伤及破坏的主要因素。风-车-桥耦合振动研究，在结构安全评价和人们出行安全性、舒适性分析评估中起到了极其重要的作用。
《中国公路学报》是中国公路学会主办的公路交通行业最权威的学术性刊物，肩负着引领和推动交通科技创新和成果转化，为“一带一路”交通基础建设保驾护航，引导中国公路交通行业可持续发展和提升中同公路交通科技闰际影响力的历史责任。为促进行业参与者间的成果互通交流、创新思想互动，推动共同进步，实现行业发展，《中国公路学报》编辑部邀请长安大学韩万水教授牵头组约国内风-车-桥耦合振动领域专家、学者的稿件，以“风-车-桥耦合振动”专刊的形式出版闽内该领域高水平创新性研究成果.及时回顾、总结和推广中国风-车-桥耦合振动基础理论和工程应用关键问题的最新成果，探讨未来的发展趋势和方向，推进有序创新和持续发展。本期专刊共组约稿件50余篇，经编辑部组织专家审稿，最终录用15篇。
专刊主要针对风-车-桥耦合振动数值模拟和工程应用进行了梳理、归纳和总结。主要内容包括以下几个方面:①系统总结梳理了风-车桥耦合振动研究过程，对车桥耦合振动、风-列车-桥耦合振动分别进行了梳理，并对系统耦合振动研究发展趋势进行了探讨；②在风-车桥系统各组成部分模拟方法方面.进行了对比总结，实现了系统各组成部分的精细模拟；③在风-车-桥间相互作用方面，采用风洞试验方法，着重对车、桥及桥上高速列车交会过程中的气动特性和气动干扰等进行了卓有成效的研究；④在耦合振动分析系统方而，建立了斜风、风-浪联合作用下的分析系统，对系统非线性进行了研究，并进一步丰富了车-桥耦合分析系统，进行了实体车-桥耦合系统建立的探索；⑤在耦合振动研究应用方面.对车-桥耦合振动引发的板梁桥铰接缝及伸缩缝等细部构件损伤分析和评价方法进行了探索研究。
风-车-桥耦合振动基础理论与工程应用研究的持续创新发展，是中国建设交通强国.践行“一带一路”区域合作倡仪等的重要支撑。《中同公路学报》将持续关注风-车-桥耦合振动基础理论和工程应用等方面的最新研究成果，以期为广大专家、学者及工程技术人员提供一个学习交流的平台，促进中国公路交通行业的安全健康与可持续发展。

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风-车-桥耦合振动研究现状及发展趋势

韩万水, 赵越, 刘焕举, 陈笑, 袁阳光

中国公路学报. 2018, 31(7): 1-23.

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为推动风-车-桥耦合振动理论和应用研究的进一步深入开展，从分析框架、气动干扰、评价准则和大跨桥梁设计荷载4个方面系统梳理风-车-桥耦合振动国内外学术研究进展和热点前沿，并探讨研究不足和发展趋势。分析系统方面，首先从风作用模拟、耦合关系角度综述风-列车-桥分析系统由简化到精细的研究历程，然后沿车辆元素的精细研究历程对风-汽车-桥分析系统研究进行综述。气动干扰方面，从结构模拟精细程度、特殊工况、干扰对象等角度综述研究进展。评价准则方面，分别综述汽车和列车评价准则由简单到复杂、由确定性到不确定性的发展历程。大跨桥梁设计荷载方面，分别从现行多国规范和理论研究2个角度对大跨桥梁风和汽车荷载研究进行综述。综合分析表明：分析框架过去处于并将一直处于从简化到精细的过程中，元素模拟的精细化及相应耦合关系的重构推动分析框架升级和应用范围的扩大；气动干扰研究的干扰对象逐步增多，模拟逐步细致，数值模拟理论和风洞规模、试验测试设备及技术是限制其发展的关键因素；车-桥系统评价方面，主体结构和系统安全是评价的基础层面，附属构件和功能性的评价将越来越受到重视，且评价将由确定性向可靠性发展；大跨桥梁设计荷载方面，汽车荷载将由简单套用中小跨径桥梁设计荷载的方式，逐步过渡为考虑地区荷载特性、行驶行为等复杂模式，风和汽车荷载组合时的工况设置、计算风速的确定、荷载叠加准则、分项系数和组合系数等方面都有很大细化和深入研究的空间。

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风-列车-桥系统耦合振动研究综述

李永乐, 向活跃, 强士中

中国公路学报. 2018, 31(7): 24-37.

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风-列车-桥（简称风-车-桥）系统耦合振动涉及多学科交叉，是双重随机激励作用下的时变耦合系统，是研究列车抗风安全性的主要方法之一。从提出风-车-桥的概念以来，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了积极的进展，为进一步促进风-车-桥系统耦合振动的研究，从车-桥系统风荷载、车-桥耦合模型、风-车-桥耦合模型三部分出发，对风-车-桥系统研究的一些重要成果进行回顾和介绍。其中，车-桥系统风荷载部分包含静风力、抖振力（脉动风模拟和气动导纳）、风载突变效应3个方面；静风力方面，回顾车-桥静动态系统气动特性的风洞试验方法及数值模拟方法，讨论不同试验和分析方法的优缺点及其适用的情况；抖振力方面，介绍脉动风模拟方法以及气动导纳的计算方法；风载突变方面，介绍横风作用下列车过桥塔及双车交会时风洞试验和数值模拟方法。车-桥耦合振动模型部分，回顾车辆分析模型和车-桥系统的求解方法。风-车-桥耦合模型部分包含分析模型、耦合机理和实际应用3个方面，回顾风-车-桥系统的耦合机理，结合实例介绍风-车-桥系统耦合振动方法的实际应用。最后，结合当前风-车-桥系统研究的不足之处，提出车-桥动态系统气动特性的风洞试验技术、风-车-桥系统的精细化分析模型、现场实测、可靠度及其评价准则是其今后的主要研究方向。

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公路车-桥耦合振动的理论和应用研究进展

邓露, 何维, 俞扬, 王维

中国公路学报. 2018, 31(7): 38-54.

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为了推动公路车-桥耦合振动理论的发展和仿真技术的广泛应用，从公路车-桥耦合振动理论研究和应用研究2个方面系统性梳理了公路车-桥耦合振动相关领域的学术研究现况、既有研究成果、发展前景、存在的问题和对策。理论研究方面，系统总结了车-桥耦合振动研究中车-桥、桥梁、路面不平整度等参数的数学模型和车-桥耦合时变系统动力学方程的数值解法。基于调研和分析发现，经过国内外学者长期的努力，车-桥系统数值模型已经可以越来越真实地模拟实际车辆、桥梁以及路面不平整度等其他条件因素。在未来的研究中应持续改进有限元建模技术和优化数值算法，以进一步提高车-桥耦合振动仿真分析的精度和效率，扩展其应用范围。应用研究方面，以桥梁动力冲击系数、桥梁疲劳分析、桥梁结构损伤识别、桥梁振动控制、桥上行车舒适性以及桥上车辆荷载动态识别等6个问题为例，综述了车-桥耦合振动仿真技术在桥梁安全相关研究领域的应用现状，并对目前研究仍存在的局限和后续的研究方向进行了初步探讨。研究表明，车-桥耦合振动仿真技术已成为众多相关研究领域内的重要研究方法，在部分研究领域已展现了良好的应用前景。后续研究中，一方面应针对具体问题的特点改进车-桥耦合振动模型的适用性和计算精度，另一方面应针对具体研究问题进一步完善相关理论，并从工程实用性角度提出新的或改进的技术和方法。

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轨道交通桥梁减振降噪研究进展

李小珍, 杨得旺, 郑净, 赵秋晨

中国公路学报. 2018, 31(7): 55-75,136.

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随着高速铁路和城市轨道交通的迅猛发展，人们环保意识的增强以及高架线路的广泛应用，轨道交通桥梁振动与噪声已成为亟待解决的问题。首先，介绍了混凝土桥、钢桥、钢混组合桥的典型振动与噪声试验和桥梁结构噪声常用的理论研究方法。其次，从桥梁结构优化的角度，讨论了混凝土桥、钢桥常用的减振降噪措施，并探讨了TMD的减振降噪效果。然后，综述了桥上轨道结构常用的减振降噪措施。最后，总结了3种声屏障降噪效果的研究进展。结果表明：①不同结构桥梁振动与噪声有所差异，总体来说钢结构桥梁振动与噪声问题更为突出；②混凝土梁截面的优化措施具有一定的减振降噪效果，如增设中腹板或横隔板，优化腹板倾角等措施，U梁对轮轨噪声具有遮蔽效应，梁下区域遮蔽损失最大可达10 dB（A），但与传统箱梁相比，U梁结构噪声更大；③约束阻尼结构能够有效控制钢桥振动与噪声，TMD能够有效抑制桥梁结构低频振动，但降噪效果甚微；④在钢轨、扣件、轨枕道床等方面采取相应的减振措施，从而达到轨道交通桥梁减振降噪的目的是最为经济可行的方法；⑤声屏障可有效控制交通噪声，直立声屏障降噪效果为5~10 dB（A），半封闭声屏障降噪效果约15 dB（A），全封闭声屏障降噪效果超过20 dB（A）。

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钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

邱晓为, 李小珍, 沙海庆, 肖军, 王铭

中国公路学报. 2018, 31(7): 76-83.

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为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理，以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景，首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统；然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型；最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰，对原始时程数据进行了低通滤波处理，并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时，背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势，迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳；列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响，且随车速的增加而增大，横风风速对突变区域影响较小；交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势，力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感；横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。

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侧风下钢桁梁对移动高速列车气动特性影响的风洞试验（双语出版）

王铭, 李小珍, 沙海庆, 肖军

中国公路学报. 2018, 31(7): 84-91.

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为探究侧风下钢桁梁结构内部移动高速列车的气动特性，采用研制的桥上移动列车风洞试验测试系统，对侧风下移动列车的气动力进行测试。以沪通长江大桥为工程背景，设计缩尺比为1∶30的钢桁梁和CRH3列车模型，试验系统采用伺服电机驱动，可以实现列车模型的双向加减速，试验模型最大运行速度为15 m·s^-1，有效采集时间为0.7 s；列车模型气动力采用Mini40无线测力天平进行实时采集。采用该试验系统分别对静止列车模型和移动列车模型进行各级风速和车速下的气动力测试。结果表明：采用静止列车模型和移动列车模型模拟得到的列车模型气动力系数有所不同，其中侧向阻力系数和升力系数的差异较为明显；钢桁梁结构对移动列车具有明显的遮蔽效应，列车模型由无桥区进入有桥区时，列车各项气动力系数会发生明显减小，且变化值随着偏航角的增大而增大；对处于钢桁梁结构内部行驶的高速移动列车而言，列车行驶方向的不同会引起列车模型气动力系数的差异，这种差异会随着偏航角的增大而变得逐渐明显，当偏航角大于40°时，移动列车模型在前行方向的侧向阻力系数要小于其回行方向的侧向阻力系数；前行方向升力系数要明显大于回行方向升力系数；相比之下，力矩系数在不同行驶方向下的差异并不明显。

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中国公路车-桥耦合振动车辆模型研究（双语出版）

邓露, 段林利, 何维, 冀伟

中国公路学报. 2018, 31(7): 92-100.

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为了提出适用于中国车-桥耦合振动分析的车辆动力分析模型，首先基于中国桥梁规范中的设计车辆荷载，结合大量调查统计数据和等效静力分析方法，初步拟定车辆动力分析模型的几何尺寸、质量、刚度、阻尼等参数取值，并与国内外广泛采用的几种车辆模型的参数取值进行对比。接着选取4座钢筋混凝土简支梁桥并建立其三维有限元模型，基于车-桥耦合振动数值模拟分析车辆模型的刚度、阻尼等参数对桥梁上动力冲击系数的影响，并对比几个不同车辆模型对动力冲击系数的影响。最后，选择中国湖南省境内一座实桥和几辆不同轴数的重车开展实桥试验，将实测动力冲击系数与所提车辆模型数值模拟获得的冲击系数进行对比。结果表明：动力冲击系数随车辆总质量的增大而减小，随车辆整体刚度的增大而增大，但随车辆整体阻尼的增大呈先减小后增大的趋势；单个车轴的刚度和阻尼对动力冲击系数的影响不明显；车辆总质量是导致不同车辆模型作用下动力冲击系数差异的主要因素；数值模拟结果与实测结果吻合良好，验证了所提车辆模型及参数取值的合理性；该车辆模型可用于中国的设计车辆荷载作用下桥梁的动力响应分析和相关研究，也可用于估算重量相当的不同类型车辆对桥梁的动力冲击效应。

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横风作用下移动车辆脉动风速谱（双语出版）

胡朋, 林伟, 阳德高, 韩艳, 晏聪

中国公路学报. 2018, 31(7): 101-109.

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为研究横风作用下移动车辆的脉动风速谱形式，不依赖于传统的Taylor“冻结”假设和各向同性湍流假设，围绕移动车辆的脉动风速时程生成方法，在传统的谐波合成法基础上提出了一种高效的“直接生成法”。并在此基础上，综合考察了不同离地高度、不同平均风速、不同车辆移动速度等因素对移动点（或移动车辆）脉动风速自相关系数函数的影响。通过参数敏感性分析，建立移动点与固定点自相关系数函数的关系式，并最终推导出移动点的纵向脉动风速谱模型。研究结果表明：所提出的移动点（或移动车辆）脉动风速的“直接生成法”相比传统的“逐步提取生成法”具有更高的计算效率；进一步的，提出的移动点纵向脉动风速谱模型由于不依赖于Taylor“冻结”假设或各向同性湍流假设，也未额外地引入横向脉动风速谱，而仅依靠移动点的纵向脉动风速时程而逐步分析推导而出，这与数值解所采用的条件一致，因而使其计算值与相应的数值解吻合较好，表明提出的移动点纵向脉动风速谱模型具有较高的计算精度。研究结论可为移动车辆脉动风速谱的相关研究提供新的思路。

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斜风作用下风-车-桥非线性分析系统建立

刘焕举, 韩万水, 丁晓婷, 韩鹤翔, 黄平明

中国公路学报. 2018, 31(7): 110-118.

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为了从风作用方向的三维模拟和系统非线性2个角度实现风-车-桥系统的全三维高真实度模拟，首先建立斜风荷载处理方法，采用平均风分解理论对桥梁斜风进行分解，形成桥梁斜风荷载，把桥梁风作用方向模拟域由垂直于桥梁纵轴线的二维平面扩展到三维空间；采用矢量合成法则和线性插值方法，依据车辆位置函数确定桥上车辆任意位置和时刻的合成风速，并基于风洞试验获取车辆气动力系数，形成车辆斜风荷载。然后基于已建立的非线性分析系统，融合斜风荷载处理方法，构建斜风作用下的风-车-桥全三维非线性分析系统，并实现动态可视化。最后采用建立的分析系统，对系列风偏角工况下的桥梁空间动力响应和车辆安全进行分析和评价。结果表明：斜风作用下，桥上车辆事故指标值及桥梁位移响应随着风偏角增大总体上均呈现先减小后增大趋势，且极值均出现在非90°的锐角区；基于风向垂直于桥跨方向的假定所进行的桥梁设计和车辆安全性评价结果偏于不安全。

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风-浪联合作用下大跨度桥梁车-桥耦合振动分析

李永乐, 房忱, 向活跃

中国公路学报. 2018, 31(7): 119-125.

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为研究波浪对跨海桥梁风车-桥耦合振动系统的影响，针对跨海桥梁所处风大、浪高的极端环境，建立了波浪-风-列车-桥梁动力模型，将风场视为空间相关的平稳高斯过程，高速列车采用质点-弹簧-阻尼器模型模拟，精细化全桥模型通过有限元方法建立，考虑风-列车-桥梁之间的耦合作用，波浪作为外部荷载施加到该耦合体系中。以主跨532 m某海洋桥梁为例，通过自主研发的桥梁科研软件BANSYS （Bridge Analysis System），分析了波高、风速、车速对耦合模型车辆和桥梁响应的影响。结果表明：风车-桥耦合振动体系的车辆和桥梁响应受波浪影响显著，车辆和桥梁响应在与波浪荷载一致的方向增加显著，15 m·s^-1风速下，考虑波浪影响的车辆横向加速度最大值约是不考虑波浪时的1.3倍，考虑波浪影响的跨中横向位移最大值约是不考虑波浪时的22倍，而在非一致方向波浪对车-桥响应的影响较小；不同风速下，波浪对车辆横向加速度影响显著，考虑波浪影响的车辆横向加速度约是不考虑波浪时的1.2倍，而车辆竖向加速度、轮重加载率、倾覆系数等指标主要受风速的影响；波浪基频与桥梁横向位移响应谱主峰频率一致，波浪已成为影响桥梁横向位移响应的控制因素；波浪减弱了车速对车-桥响应的影响，随着波高的增加，车辆和桥梁响应对车速的变化更不敏感。

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基于模型修正的实体车-桥耦合分析系统建立及验证

谢青, 韩万水, 刘修平, 陈笑, 刘焕举

中国公路学报. 2018, 31(7): 126-136.

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为将梁格法车-桥耦合分析系统提升至同时考虑结构整体响应及局部应力分析的精细化实体车-桥耦合分析系统，首先，基于最小势能原理推导八节点六面体实体有限单元列式，采用等参插值确定单元的协调位移，引入Wilson非协调位移模式，消除一阶单元在弯曲变形分析中的剪切自锁，提高单元的分析精度和计算效率；采用静/动力分析算例对所构造非协调八节点六面体单元（ICH8）的准确性进行验证；其次，基于车轮与桥面接触实体单元间的位移协调和力的平衡关系，采用非线性分离迭代法建立实体车-桥耦合分析系统，编制自主研发的精细化分析模块；再次，融合Monte-Carlo灵敏度分析与遗传算法构建桥梁实体有限元模型修正方法，并借助现场静载测试结果对目标桥梁实体有限元模型进行修正；最后，联合修正的桥梁实体有限元模型与跑车工况测试结果验证所建立实体车-桥耦合分析系统的准确性。结果表明：由所建立的实体车-桥耦合分析系统得到的桥梁动力响应与实测响应吻合良好，从而验证了该分析系统的可靠性。借助所建立的实体车-桥耦合分析系统，不仅可实现时域内桥梁结构的整体内力分析，同时还可实现桥梁结构的局部应力分析，包括局部构件的应力分布和应力集中等，对当前车-桥耦合振动领域分析工具具有一定的改进和提升。

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基于影响函数的随机车流作用下大跨度悬索桥风致应力响应分析

李春光, 李凯, 韩艳, 蔡春声, 陈甦人

中国公路学报. 2018, 31(7): 137-146,178.

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为了解决大跨度桥梁在随机车辆荷载和风荷载作用下局部应力求解耗时问题，首先以矮寨大桥为工程背景，建立壳-梁混合单元有限元模型，确定大桥应力的关键位置及关键点，采用分段拟合方法获得随机车辆荷载的影响面函数和风荷载的影响线函数；结合吉茶高速实际交通量特征及随机参数分布特征，采用蒙特卡罗方法，编制抽样程序生成随机车流样本。其次采用风-车-桥耦合振动分析获得典型车辆的等效车辆荷载；引入风荷载动力影响系数，提出了一种简便实用的随机车流下大跨度桥梁风致应力分析方法。最后应用ANSYS计算分析结果验证所提方法的正确可行性，分析矮寨大桥在随机车流和风荷载联合作用下的关键点应力响应。结果表明：风速低于15 m·s^-1时，风荷载引起大桥关键点应力响应远小于车辆荷载引起的应力响应；繁忙车流下应力响应的幅值并不比稀疏车流下的应力幅值大很多，但是繁忙车流下应力响应的峰值数量远大于稀疏车流下的峰值数量，即应力的循环次数多，会增大桥梁的疲劳损伤。

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非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

龙关旭, 黄平明, 袁婷, 谢青, 杨雨豪

中国公路学报. 2018, 31(7): 147-155.

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自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力，为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响，首先，结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵，考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性，采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统，并编制相应的非线性分析模块。其次，以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例，选取集中力匀速过桥工况，利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后，分别设置2种极端工况：第1种是单车工况，近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性；第2种是密集交通流工况，认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性，并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟，研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下，梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著，主梁和主塔初内力贡献程度明显不同，主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小；相对于恒载，密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小，对结构响应的非线性影响也不明显。

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基于在线动力响应的板梁桥铰接缝损伤评估方法（双语出版）

战家旺, 高胜星, 张飞, 梁志广, 闫宇智

中国公路学报. 2018, 31(7): 156-166.

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为了解决板梁桥铰接缝健康状态难以诊断的难题，以桥梁在车辆荷载作用下的动力响应频谱定义频谱形状差异性指数，并结合频率构造目标函数，提出了一种基于桥梁在线动力响应的铰接缝损伤定量评估方法。该方法以铰接缝横梁刚度整体下降程度作为损伤指数，通过基于L-M准则的有限元模型修正方法实现对装配式板梁桥铰接缝损伤的定位和定量分析。采用车-桥耦合振动分析方法计算桥梁的在线动力响应，并避开板梁桥1阶竖弯模态，选择包含桥梁横弯和扭转模态在内的频率段分析响应频谱形状差异性指数。数值分析了铰接缝损伤位置、损伤程度、主梁车辆横向随机位置、车辆速度和路面不平度等因素对铰接缝损伤识别结果的影响，并进一步分析了主梁和铰接缝同时存在损伤时的识别结果。研究结果表明：所提损伤评估方法抗噪能力强，损伤识别结果受车辆速度、车辆横桥向随机位置和路面不平度等因素的影响较小，识别结果较为准确；该方法对单个或多个位置铰接缝不同程度的损伤均可正确识别，误差较小，还可同时识别主梁和铰接缝损伤。对一座装配式板梁桥进行了现场试验分析，基于所提方法的板梁桥评估结果和桥梁现场情况相符，从而从应用角度证明了所提铰接缝损伤评估方法的准确性和可靠性。

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车辆-模数式伸缩缝耦合振动与冲击荷载分析

丁勇, 俞丹波, 邹毓颖, 汪炳

中国公路学报. 2018, 31(7): 167-178.

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为研究导致伸缩缝及其相邻路面损坏的车轮冲击荷载，以桥梁工程中常用的模数式伸缩缝为例，提出一种车辆-桥梁-模数式伸缩缝耦合振动的分析方法。该方法通过分布式弹簧阻尼单元模拟车轮在伸缩缝上的脱空情况；采用等效悬臂或两侧支撑梁模型，考虑脱空段轮胎面的支撑作用，通过车辆-桥梁-伸缩缝耦合振动的迭代算法，实现模数式伸缩缝上的车轮动力荷载的准确模拟，并对载重汽车通过双缝模数式伸缩缝进行实例分析。研究结果表明：①由于伸缩缝结构和车轮位置的变动，很难保证车辆振动的对称性，因此需要采用三维有限元方法分析车轮冲击荷载；②伸缩缝空隙处轮胎面的支撑有助于减小车轮冲击荷载，该支撑刚度与胎面预拉应力密切相关，胎面预拉应力越大，支撑刚度越大，轮载冲击系数越小；③车辆不对称振动导致左右轮冲击系数不同，模数式伸缩缝的中梁跨中冲击系数最大；④模数式伸缩缝上的轮载冲击系数计算值可能超过中国伸缩缝设计指南规定值，该方法可用于确定模数式伸缩缝的最大容许间隙，使车轮冲击荷载小于设计值，以保障伸缩缝的安全服役。

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2018年, 第31卷, 第7期　刊出日期：2018-07-20

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