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基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

2012-08-27易晋生顾安邦王小松

关键词:桥梁振动

易晋生,顾安邦,王小松

(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)

车桥耦合振动的研究最早可追溯到19世纪初期。1847年当列车通过英国Chester铁路桥时由于振动产生挠度过大而导致桥垮塌,此后100多年来,车桥动力相互作用问题一直是各国桥梁设计工作者研究的重点课题[1]。当车辆通过桥梁时,在桥梁自身惯性力和车辆自振惯性力等动载作用下,桥梁变形和受力会大于相同荷载静力作用。尤其当车辆的激振频率和桥梁自振频率相接近时,会发生共振现象,使得桥梁产生过大挠度甚至破坏。

近年来,随着桥梁计算理论和施工技术的不断完善,以及高强轻质材料在桥梁工程中的应用,促使桥梁结构向着跨度越来越大、质量越来越轻、刚度越来越小的体系发展。随着人们对交通运输的需要日益增长,不仅车辆的数量迅速的增长,而且车辆的行驶速汽车与众多的服役期满或损伤的桥梁承载能力不足之间的矛盾也日益突出[2]。此外,振动过大将严重影响到行车的舒适性,更为严重的还将影响到行车安全。有关研究表明,现行规范关于桥梁结构冲击系数的取值是偏不安全的[3]。这两方面因素使得桥梁承受的汽车活载以恒载的比例越来越大,车桥耦合振动效应越趋突出,已成桥梁设计计算重要因素之一。

笔者根据所推导出的车桥动力方程组,利用数学分析软件MATLAB,结合两种计算精度较高而实用的数值计算方法编制了车桥耦合振动计算程序。……

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