风环境下连续刚构桥行车安全性研究

徐纯治

（中铁十八局集团第二工程有限公司 河北唐山 064000）

1 桥梁与车辆模型及参数选取

（1）桥梁有限元模型

木绒大桥位于四川省甘孜州雅江县境内鲜水河上，桥址区为典型的高山峡谷区。主桥采用120 m＋220 m＋120 m混凝土连续刚构桥，箱梁根部梁高14 m，中跨合龙段梁高4.5 m，桥梁与底部水面落差达240 m，主墩高为155 m。采用有限元计算软件建立集主梁与桥墩为一体的有限元模型，如图1所示。进行模态分析得到该桥的动力特性，其前5阶动力特性如表1所示。

表1 木绒大桥动力特性

图1 木绒大桥有限元模型

（2）车辆模型

本文选取两轴四轮汽车和三轴六轮汽车模型。车辆的振动方程基于达朗贝尔原理建立［1－2］，其原理是将车辆分解为具有一定质量的刚体、悬挂系统以及轮胎等部件；车辆的每个车轮都具有横向和竖向两个独立的自由度，车体具有伸缩、侧移、侧倾、升降、摇头和俯仰6个自由度［3］；车辆纵向伸缩对车辆和桥梁整体竖向和横向振动影响较小，通常忽略。

两轴四轮汽车可以看作是由一个车体和4个车轮组成，车体具有6个自由度，每个车轮有2个自由度，忽略车体伸缩自由度，因此两轴四轮汽车共有13个自由度。

三轴六轮汽车可以看作是由一个车体和6个车轮组成，与两轴四轮汽车相似，忽略其车体的伸缩自由度后，三轴六轮汽车共有17个自由度。

（3）路面不平整度模拟

车辆振动引起桥梁的振动，而桥面的不平整度是影响这一振动过程的重要因素。目前常采用功率谱密度（PSD）描述不平整度大小随频率的变化关系，本文采用《机械振动道路路面谱测量数据报告》（GB／T 7031—2005）中提供的拟合公式模拟得到A级路面不平整度序列和离散功率谱［4－5］。……