车辆作用下桥梁冲击系数分析

许华东

(重庆市设计院，重庆400015)

车辆在桥梁结构上行驶时伴随着车辆和桥梁之间的相互作用，其机理非常复杂。车辆对桥梁的作用力是一个时变力，车辆由于桥面不平激励而产生振动的同时也受到桥梁振动的影响。随着桥梁结构向着跨度越来越大、质量越来越轻、刚度越来越小的方向发展，随着交通量不断持续的增大，这使得桥梁结构在车辆动力荷载作用下的安全性引起了广泛的重视，车桥之间的相互作用问题日益成为各国桥梁设计工作者研究的重点课题［1］。桥梁结构在车辆动载作用下的冲击系数时车桥之间相互作用问题的一个重要内容。而目前我国规范［2］在桥梁结构冲击系数计算中仅仅考虑了结构的基频。实际上冲击系数不仅与结构的基频有关还与桥面不平度、车辆行驶速度、车辆自身各部分之间的连接刚度和阻尼等车辆参数密切相关。

笔者分别结合两自由车辆模型分析了桥面不平度、车辆速度及车辆参数对桥梁结构冲击系数的影响。

1 理论模型及方程推导

1.1 车辆模型

为更准确的对车桥相互作用问题进行研究，建立合适的各种车桥分析模型就显得尤为重要。从各国学者的研究中可知，他们对桥梁的模型假设是基本一致的——弹性连续体［3］，但是对车辆作用模型的简化根据不同的简化假设则具有从简单到复杂的各种形式［4-5］:最开始学者们采用不变的移动荷载和考虑惯性力的移动质量等简单的车辆模型，后来采用由弹簧和阻尼器所连接的簧上质量模型直至比较复杂的多自由度现代车辆模型。……