亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        跳車沖擊過程中的橋梁動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)分析

        2018-05-11 15:52:59周子驥高芳清米聰聰
        噪聲與振動(dòng)控制 2018年2期
        關(guān)鍵詞:車橋跳車平順

        周子驥,高芳清,米聰聰

        (西南交通大學(xué) 力學(xué)與工程學(xué)院,成都 610031)

        隨著現(xiàn)代交通事業(yè)的快速發(fā)展,公路車輛的運(yùn)行荷載及速度均有大幅度提高,車輛對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用顯著增加[1-2]。多年來眾多學(xué)者運(yùn)用車輛和橋梁動(dòng)力學(xué)的知識(shí)對(duì)車-橋耦合振動(dòng)問題進(jìn)行了深入探討。陳水生運(yùn)用量綱分析法和相似原理推導(dǎo)出車-橋耦合振動(dòng)縮尺模型相似比關(guān)系,通過模型試驗(yàn)研究了跳車沖擊下的車-橋耦合振動(dòng)[3]。XW Liu運(yùn)用半解析法研究車輪瞬時(shí)跳躍時(shí)的車橋動(dòng)力相互作用問題[4]。劉鈺采用Euler-Bernoulli橋梁模型、兩個(gè)自由度的四分之一車輛模型,建立了車輛過橋時(shí)由于橋面不平度引起的跳車情況下的車橋耦合振動(dòng)計(jì)算模型,通過數(shù)值模擬來研究跳車情況下橋梁的動(dòng)力響應(yīng)[5]。但二者均忽略了車輛下落時(shí)的沖擊作用。樊建平等基于簡(jiǎn)單的車橋耦合模型,結(jié)合車橋耦合與非耦合動(dòng)力學(xué)方程,考慮車輛在不平順軌道曲線上運(yùn)行時(shí),當(dāng)離心力大于車輛自重時(shí)發(fā)生的跳車情況[6]。但此情況是基于不平順軌道導(dǎo)致的隨機(jī)跳車,有較大偶然性。因此,有必要深入研究跳車沖擊下的車-橋耦合振動(dòng)。

        跳車沖擊過程是指車輛通過橋面時(shí),由于障礙物導(dǎo)致橋面存在高度差而使車輛發(fā)生起跳和沖擊過程。作者結(jié)合簡(jiǎn)支梁橋特點(diǎn),考慮車輛經(jīng)過橋面時(shí)發(fā)生起跳和沖擊過程,建立跳車沖擊過程時(shí)的車-橋耦合系統(tǒng)振動(dòng)方程??紤]不同起跳高度、沖擊位置和車輛速度,將橋梁和車輛分別考慮為2個(gè)接觸力和位移相互協(xié)調(diào)的隨時(shí)間變化的子系統(tǒng)。采用Newmark-β隱式積分法計(jì)算[7]。最后運(yùn)用MATLAB編程獲得微分方程數(shù)值解。討論跳車發(fā)生時(shí)不同的跳車高度、橋面沖擊位置以及車輛速度等工況下車輛對(duì)橋梁豎向位移的影響。

        1 跳車沖擊過程的車橋耦合系統(tǒng)模型

        結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)中阻尼主要來源包括結(jié)構(gòu)材料內(nèi)摩擦、干摩擦、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性耗能等。材料內(nèi)阻尼是指由結(jié)構(gòu)材料的分子之間或晶粒界面之間的錯(cuò)動(dòng)、滑移等引起的耗散能量,是彈性結(jié)構(gòu)中阻尼的主要來源之一,在結(jié)構(gòu)振動(dòng)中不可忽略[8]。因此采用1/4車輛模型動(dòng)荷載與含阻尼簡(jiǎn)支梁,簡(jiǎn)化系統(tǒng)如圖1所示。

        圖1 車橋耦合系統(tǒng)模型

        圖1中yw、yv與y分別表示車輪、車體和橋的位移;mw、mv分別為車輪及底盤和車體的質(zhì)量;cw、cv分別是車輪和車體的阻尼;kw、kv分別是車輪和車體的剛度。橋梁長(zhǎng)度為L(zhǎng),單位長(zhǎng)度質(zhì)量為m,結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)為η,抗彎剛度為EI。H為障礙物高度。

        1.1 車輛與橋面接觸

        車輛輪胎與橋面保持接觸時(shí),系統(tǒng)中車-橋耦合方程為

        車輛作用下的橋梁豎向振動(dòng)按照假設(shè)模態(tài)展開為

        由φi(x)正交性,可以得到

        其中:M、C和K分別為(i+2)階質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣,Q為(i+2)階荷載向量,q為(i+2)階向量。表達(dá)式如下

        1.2 車輛離開橋面過程

        跳車即車輛輪胎受到障礙物影響而騰起,與橋面發(fā)生脫離,即ts≤t<ts+tL。tL表示車輛離開橋面騰空時(shí)間。系統(tǒng)中車-橋的非耦合方程為

        寫成矩陣形式

        其中:M2、C2、K2矩陣和Q2、q向量分別為

        跳車持續(xù)時(shí)間為tL

        2 路面不平順模型

        路面不平度是服從高斯概率分布且具有零均值的均勻隨機(jī)場(chǎng)。國內(nèi)外學(xué)者通常采用路面功率譜密度函數(shù)(PSD)來表示路面不平度[9]。即

        其中:n為空間頻率,單位為m-1,n0是參考空間頻率,一般n0=0.1m-1;Gr(n0)為路面不平順系數(shù),單位是,w為頻率指數(shù),一般w=2.0。

        根據(jù)文獻(xiàn)[5],橋上路面不平順可以描述為一個(gè)高斯隨機(jī)過程。采用Fourier逆變換法將路面功率譜生成隨機(jī)激勵(lì)時(shí)域模型為

        式中:θi為[0、2π]上均勻分布的隨機(jī)數(shù);ni是空間頻率,Gr(ni)為路面功率譜函數(shù)。

        ISO/TC108/SC2N67中提出按路面功率譜密度函數(shù)可以把路面不平順分為8級(jí)。其中A級(jí)路面的不平順系數(shù)Gr(ni)=16×10-6m2/m-1。

        3 方程求解

        本文采用Newmark-β積分法計(jì)算。該積分法是一種將線性加速度法普遍化的方法,在位移計(jì)算中不需要求解速度、加速度等中間值,因此計(jì)算更為簡(jiǎn)單、快捷。Newmark-β法假定

        式中:Δt為時(shí)間積分步長(zhǎng),β、γ為控制方程的獨(dú)立參數(shù),下標(biāo)n代表t=nΔt瞬時(shí),n+1表示t=(n+1)Δt瞬時(shí)。當(dāng)時(shí),Newmark-β積分法是無條件穩(wěn)定的。因此,本文取β=0.5,γ=0.25。

        在t=(n+1)Δt瞬時(shí),如果車輛未遇障礙物時(shí),即當(dāng)t<ts,將M、C、K、Q代入微分方程式(7),可得

        在t=(n+1)Δt瞬時(shí),如果車輛遇上障礙物而騰起,即當(dāng)ts≤t<ts+Δt,則將M、C、K、Q代入微分方程式(11),可得

        在t=(n+1)Δt瞬時(shí),如果車輛下落沖擊橋面,即當(dāng)t=ts+tL,則將M、C、K、Q代入微分方程式(7),并需考慮車輛自由落下的速度gtL??傻?/p>

        在t=(n+1)Δt瞬時(shí),如果車輛下落與橋面接觸后,即當(dāng)t>ts+Δt,將M、C、K、Q代入微分方程式(7),可得

        4 算例與分析

        橋 的 參 數(shù) 為 :EI=2.05×1010N?m2,m=9.36×103kg/m,L=24 m。車輛的參數(shù)為:mv=15 670 kg,mw=2 530 kg,Cv=10 000 Ns/m,Cw=5 000 Ns/m,kv=1.8×106N/m,kw=3.5×106N/m。結(jié)構(gòu)阻尼參數(shù)η=0.001。

        4.1 不同起跳高度時(shí)的跳車沖擊過程計(jì)算結(jié)果及分析

        橋面不平順取A級(jí)路面不平度,速度取v=10 m/s??紤]車輛起跳高度H=0.03、0.05、0.1 m時(shí),沖擊點(diǎn)選擇為跨中。比較在不同起跳高度的情況下,跳車沖擊對(duì)橋面的豎向動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)的影響。

        跳車沖擊過程對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)有著顯著影響,其位移峰值均超過8 mm。隨著起跳高度的增加,橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移隨之增加,但是增加幅度較小。起跳高度H=0.05 m與H=0.1 m和H=0.03 m與H=0.05 m時(shí),橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移增加幅度均不超過0.5 mm;

        因此,雖然跳車沖擊對(duì)橋梁的影響非常顯著,但是不同起跳高度對(duì)橋梁豎向位移響應(yīng)的影響很小。

        4.2 不同起跳位置的車輛沖擊過程計(jì)算結(jié)果及分析

        當(dāng)v=10 m/s時(shí),考慮在橋面不同位置處發(fā)生跳車沖擊過程。比較在不同等級(jí)路面、橋面沖擊位置不同的情況下,跳車沖擊對(duì)橋面的豎向動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)的影響,見圖2。

        圖2 不同跳車高度工況下橋梁豎向位移響應(yīng)

        車輛過橋計(jì)算結(jié)果表明:發(fā)生跳車沖擊的位置對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移影響有差異。在橋梁跨中處發(fā)生跳車沖擊,其對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移影響明顯,達(dá)到峰值;但是其峰值并不在橋面跨中處。橋梁前半跨跨中附近發(fā)生跳車沖擊對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移值的影響明顯大于后半跨;遠(yuǎn)離跨中處,橋梁前半跨豎向位移值與后半跨相近。此外,在橋梁上16 m以后發(fā)生跳車沖擊,其沖擊作用對(duì)橋梁最大豎向動(dòng)態(tài)位移值影響無明顯差異。最后,跳車沖擊作用對(duì)橋梁最大豎向動(dòng)態(tài)位移值有滯后作用,其峰值沒有立刻表現(xiàn)出來,而是向后推移了一段距離。

        4.3 不同車輛速度工況下的跳車沖擊過程計(jì)算結(jié)果及分析

        橋面不平順取A、C級(jí)路面不平度,障礙物高度H=0.03 m,車輛速度v=10、20、30 m/s時(shí),考慮在橋梁跨中處發(fā)生跳車沖擊現(xiàn)象。比較不同車速的工況下,跳車沖擊對(duì)橋面的豎向動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)的影響。

        表1 A級(jí)橋面不同位置發(fā)生跳車時(shí)橋梁最大豎向位移值/mm

        表2 橋梁最大豎向位移值對(duì)應(yīng)的A級(jí)橋面位置/m

        表3 C級(jí)橋面不同位置發(fā)生跳車時(shí)橋梁最大豎向位移值/mm

        表4 橋梁最大豎向位移值對(duì)應(yīng)的C級(jí)橋面位置/m

        在不同速度工況下的跳車沖擊過程計(jì)算結(jié)果表明:未發(fā)生跳車時(shí),車輛速度越大,造成橋梁豎向位移值越大。當(dāng)發(fā)生跳車時(shí),車速v=10 m/s造成的橋梁豎向位移值最大,v=20 m/s造成的豎向位移值最小,兩者差值超過4 mm。跳車沖擊后,各車速對(duì)橋梁豎向位移值影響差異不顯著。路面不平順度越大,車輛引起的橋梁豎向位移值越大,見圖3。

        圖3 不同速度工況下橋梁豎向位移響應(yīng)

        5 結(jié)語

        車輛過橋面發(fā)生跳車沖擊時(shí),在不同的跳車高度、橋面發(fā)生跳車的位置和不同車速工況下,車輛對(duì)橋梁沖擊作用有顯著差異。

        (1)跳車沖擊對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移值有明顯影響,其值是不考慮跳車沖擊的數(shù)倍,但是不同跳車高度對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移值影響很小。

        (2)橋面發(fā)生跳車沖擊的不同位置對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移值有顯著差異。在橋梁前半跨跨中附近發(fā)生跳車沖擊對(duì)橋梁豎向動(dòng)態(tài)位移值的影響明顯大于后半跨;遠(yuǎn)離跨中處,橋梁前半跨動(dòng)態(tài)位移值與后半跨相近;造成橋梁最大豎向動(dòng)態(tài)位移值的沖擊點(diǎn)是橋梁跨中位置,但是其峰值卻不在橋面跨中;在跳車沖擊作用下,橋梁最大豎向動(dòng)態(tài)位移表現(xiàn)滯后特征。

        (3)不同車輛速度對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)豎向位移值影響不同,并且需要結(jié)合車輛運(yùn)行的不同狀態(tài)綜合考慮。

        (4)路面不平順度同樣會(huì)影響車輛對(duì)橋梁的作用。

        因此,防止跳車沖擊、對(duì)橋梁跨中附近障礙物重點(diǎn)清理以及加強(qiáng)橋面跨中后端附近的橋梁安全系數(shù)是保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的重要措施。同時(shí),在研究車-橋耦合動(dòng)力響應(yīng)問題時(shí),應(yīng)該同時(shí)考慮車輛的不同運(yùn)行狀態(tài)與速度。

        參考文獻(xiàn):

        [1]夏禾.車橋耦合振動(dòng)工程[M].北京:科學(xué)出版社,2014.

        [2]王貴春,陳衛(wèi)麗.基于車橋耦合振動(dòng)的大跨度斜拉橋沖擊系數(shù)研究[J].公路工程,2015(6):119-124.

        [3]陳水生,魏方龍,桂水榮.車橋耦合模型試驗(yàn)中試驗(yàn)?zāi)P吞匦缘拇_定與實(shí)測(cè)分析[J].中外公路,2013,33(3):89-94.

        [4]LIU X W,XIE J,WU C,et al.Semi-analytical solution of vehicle-bridge interaction on transient jump of wheel[J].Engineering Structures,2008,30(9):2401-2412.

        [5]劉鈺,范晨光,高芳清,等.考慮跳車情況下的車-橋耦合振動(dòng)研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2012,44(2):141-145.

        [6]樊建平,曹高威,胡雋,等.跳車沖擊力作用下車橋耦合動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析[J].固體力學(xué)學(xué)報(bào),2016,37(6):553-558.

        [7]王海波,陳伯望,余志武.結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程N(yùn)ewmark-β方法遞推簡(jiǎn)化分析[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2008,40(3):47-52.

        [8]夏修身,陳興沖,李建中.隔震橋梁合理結(jié)構(gòu)阻尼模型[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,46(1):140-145.

        [9]中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.GB7031-1986車輛振動(dòng)輸入路面平度表示方法[S].1986.

        猜你喜歡
        車橋跳車平順
        車橋剪紙:傳統(tǒng)藝術(shù)與時(shí)代精神的相互融合
        基于Simulink的汽車行駛平順性研究
        橋頭跳車現(xiàn)象處治措施研究分析
        平順植保站:開展粟灰螟防治
        意外
        橋頭跳車研究
        中國公路(2017年15期)2017-10-16 01:32:08
        橋頭跳車現(xiàn)象防治措施
        中國公路(2017年12期)2017-02-06 03:07:37
        基于車橋耦合動(dòng)力分析的橋梁動(dòng)應(yīng)力計(jì)算方法
        車橋耦合振動(dòng)對(duì)混凝土早期性能的影響及其損傷機(jī)理
        大跨度公路斜拉橋車橋耦合振動(dòng)豎向響應(yīng)分析
        av潮喷大喷水系列无码| 久久精品国产熟女亚洲av麻豆| 看全色黄大黄大色免费久久| 在线国产丝袜自拍观看| 成品人视频ww入口| 377p日本欧洲亚洲大胆张筱雨| 欧美丰满大爆乳波霸奶水多| 日本岛国大片不卡人妻| 狂插美女流出白浆视频在线观看| 波多野结衣久久精品99e| 国产精品无码久久久久成人影院| 在线a免费观看| 亚洲一区二区国产精品视频| 日韩肥臀人妻中文字幕一区| 人妻aⅴ中文字幕| 老头巨大挺进莹莹的体内免费视频 | 西西少妇一区二区三区精品| 亚洲高清一区二区三区在线播放| 中文无码日韩欧| 免费毛片在线视频| 午夜一区二区三区在线观看| 男人国产av天堂www麻豆| 亚洲旡码a∨一区二区三区| 无码专区中文字幕DVD| 啪啪网站免费观看| 精品亚洲一区二区三洲| 天天躁夜夜躁狠狠躁2021a2| 亚洲国产成人精品无码区在线观看| 免费人成黄页网站在线观看国内| 一区二区视频在线观看地址| 99久久综合精品五月天| 亚洲国产精品中文字幕日韩| 最近中文字幕精品在线| 亚洲国产成人久久三区| 四虎影视国产在线观看精品| 91热爆在线精品| 国产三级精品三级在线专区2| 国产又色又爽又高潮免费视频麻豆| 久久99精品免费一区二区| 蜜桃成人精品一区二区三区| 国产精品久免费的黄网站 |