汽車與橋梁耦合振動理論及工程應用

第１章 緒論………………………………………………………………………… １
１.１ 汽車與橋梁耦合振動概述……………………………………………… １
１.２ 汽車與橋梁耦合振動研究現(xiàn)狀………………………………………… ３
１.２.１ 車橋耦合振動分析理論與數(shù)值仿真研究現(xiàn)狀…………………………… ５
１.２.２ 車橋耦合振動應用研究………………………………………………… ９
１.３ 汽車與橋梁耦合振動研究展望………………………………………… １３
參考文獻……………………………………………………………………… １４
第２章 汽車與橋梁動力相互作用分析方法…………………………………… １９
２.１ 汽車動力分析模型……………………………………………………… １９
２.１.１ 汽車類型…………………………………………………………… １９
２.１.２ 車輛分析模型………………………………………………………… ２０
２.１.３ 典型車型運動方程推導……………………………………………… ２３
２.１.４ 多車運動方程………………………………………………………… ４１
２.２ 橋梁動力分析模型……………………………………………………… ４２
２.２.１ 橋梁分析模型………………………………………………………… ４２
２.２.２ 橋梁運動方程的建立………………………………………………… ４３
２.３ 橋面不平度……………………………………………………………… ４４
２.３.１ 橋面不平順的概念…………………………………………………… ４４
２.３.２ 隨機橋面不平度的表示方法…………………………………………… ４４
２.３.３ 橋面不平度的數(shù)值模擬……………………………………………… ４７
２.４ 汽車與橋梁耦合振動分析模型………………………………………… ４８
２.４.１ 車橋耦合運動方程的建立和求解……………………………………… ４８
２.４.２ 車橋耦合振動響應的后處理方法……………………………………… ５３
２.５ 車橋振動分析程序及試驗驗證………………………………………… ５３
２.５.１ 車橋振動分析程序簡介……………………………………………… ５３
２.５.２ 試驗橋梁概況………………………………………………………… ５５
２.５.３ 橋梁現(xiàn)場動力試驗…………………………………………………… ５７
２.５.４ 車橋振動分析模型…………………………………………………… ５７
２.５.５ 程序驗證…………………………………………………………… ５９
參考文獻……………………………………………………………………… ６１
第３章 移動汽車作用下橋梁動力性能的分析與評價………………………… ６３
３.１ 橋梁車載動力性能的評價標準………………………………………… ６３
３.１.１ 汽車對橋梁的動力沖擊系數(shù)…………………………………………… ６３
３.１.２ 行車舒適性評價指標與方法…………………………………………… ６４
３.１.３ 行人振動舒適性評價標準…………………………………………… ６７
３.２ 工程概況與分析模型的建立…………………………………………… ６７
３.２.１ 工程概況…………………………………………………………… ６７
３.２.２ 車橋振動分析模型…………………………………………………… ６９
３.３ 橋梁動力試驗及結(jié)構(gòu)性能評價………………………………………… ７１
３.３.１ 動力試驗…………………………………………………………… ７１
３.３.２ 橋梁動力參數(shù)識別及性能評價………………………………………… ７２
３.４ 車橋振動分析模型驗證………………………………………………… ７５
３.４.１ 橋梁有限元模型修正………………………………………………… ７５
３.４.２ 車橋耦合振動分析程序的驗證………………………………………… ７６
３.５ 基于數(shù)值分析的橋梁車載動力性能分析與評價……………………… ７７
３.５.１ 移動車輛對橋梁的沖擊效應分析……………………………………… ７７
３.５.２ 振動舒適性評價……………………………………………………… ８０
參考文獻……………………………………………………………………… ８４
第４章 特殊條件下汽車與橋梁動力相互作用分析方法……………………… ８５
４.１ 基于維度時變原理的隨機車流與橋梁耦合振動分析方法…………… ８５
４.１.１ 研究背景…………………………………………………………… ８５
４.１.２ 隨機車流模擬方法…………………………………………………… ８６
４.１.３ 車橋耦合振動分析原理……………………………………………… ８６
４.１.４ 分析流程與關(guān)鍵步驟處理…………………………………………… ８７
４.１.５ 方法實現(xiàn)過程算例…………………………………………………… ８９
４.１.６ 工程實例分析………………………………………………………… ９２
４.１.７ 結(jié)論………………………………………………………………… ９６
４.２ 曲線梁橋車橋振動分析方法…………………………………………… ９６
４.２.１ 研究背景…………………………………………………………… ９６
４.２.２ 曲線梁橋車橋振動分析模型…………………………………………… ９７
４.２.３ 工程實例分析……………………………………………………… １０２
４.２.４ 結(jié)論………………………………………………………………… １１４
４.３ 汽車制動激勵下橋梁動力響應分析方法…………………………… １１５
４.３.１ 研究背景…………………………………………………………… １１５
４.３.２ 考慮車輛制動的車橋耦合振動分析模型……………………………… １１５
４.３.３ 考慮汽車制動激勵的車橋耦合振動分析程序的試驗驗證……………… １１８
４.３.４ 汽車制動作用下橋梁下部結(jié)構(gòu)動力響應特征分析…………………… １２１
４.３.５ 結(jié)論………………………………………………………………… １３２
參考文獻……………………………………………………………………… １３３
第５章 考慮車橋振動的裝配式梁橋橫向聯(lián)系疲勞評估……………………… １３５
５.１ 面向疲勞評估的移動汽車下橋梁動力行為分析…………………… １３５
５.１.１ 典型汽車荷載……………………………………………………… １３５
５.１.２ 橋例及其有限元模型的建立………………………………………… １３７
５.１.３ 橫向聯(lián)系結(jié)構(gòu)疲勞熱點位置分析…………………………………… １４１
５.１.４ 典型重車下橫隔梁動力放大系數(shù)分析………………………………… １４４
５.２ 考慮多因素影響的既有混凝土梁橋橫隔梁的疲勞損傷評估……… １４９
５.２.１ 簡述………………………………………………………………… １４９
５.２.２ 疲勞車輛荷載譜…………………………………………………… １５０
５.２.３ 橫隔梁熱點部位應力譜計算………………………………………… １５５
５.２.４ 疲勞損傷評估理論…………………………………………………… １５８
５.２.５ 隨機車載下的橫隔梁疲勞損傷評定…………………………………… １６３
５.２.６ 考慮橋面不平度狀況退化影響的橫隔梁疲勞損傷分析………………… １６７
５.２.７ 多向應力效應對疲勞損傷的影響分析………………………………… １７１
５.２.８ 結(jié)論………………………………………………………………… １７２
５.３ 車輛超載對橫隔梁疲勞損傷的影響………………………………… １７３
５.３.１ 車輛超限超載評定依據(jù)……………………………………………… １７３
５.３.２ 超載運營實測數(shù)據(jù)…………………………………………………… １７５
５.３.３ 車輛超載對橫隔梁連接鋼板疲勞損傷的影響………………………… １７６
５.３.４ 超載條件下橫隔梁疲勞損傷的影響參數(shù)……………………………… １８１
５.３.５ 在役橋梁的疲勞壽命評估及運營管理建議…………………………… １８３
５.３.６ 主要結(jié)論…………………………………………………………… １８４
參考文獻……………………………………………………………………… １８５
第６章 風車聯(lián)合作用下斜拉橋拉索疲勞可靠性分析………………………… １８７
６.１ 風車聯(lián)合作用下大跨橋梁動力響應的疊加分析方法……………… １８７
６.１.１ 橋例概況與有限元建模……………………………………………… １８８
６.１.２ 風車橋系統(tǒng)的動力分析模型……………………………………… １９２
６.１.３ 風車聯(lián)合作用疊加分析方法的原理和理論框架……………………… １９７
６.１.４ 風車聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)響應疊加分析方法的適用性…………………… ２０９
６.２ 考慮雙重隨機性的風車聯(lián)合作用下斜拉橋拉索疲勞可靠性分析… ２１５
６.２.１ 隨機交通荷載模擬…………………………………………………… ２１５
６.２.２ 風荷載概率模型…………………………………………………… ２２０
６.２.３ 運營條件下橋梁結(jié)構(gòu)應力循環(huán)塊的計算流程………………………… ２２２
６.２.４ 斜拉索疲勞可靠性分析方法………………………………………… ２２３
６.２.５ 算例分析…………………………………………………………… ２２５
６.３ 腐蝕對運營斜拉橋拉索疲勞可靠性的影響………………………… ２３２
６.３.１ 考慮腐蝕影響的斜拉索疲勞抗力模型………………………………… ２３３
６.３.２ 考慮腐蝕影響的斜拉索疲勞可靠性分析方法………………………… ２３６
６.３.３ 算例分析…………………………………………………………… ２３９
參考文獻……………………………………………………………………… ２４４
第７章 基于車橋耦合振動的橋梁下部結(jié)構(gòu)損傷識別研究…………………… ２４７
７.１ 概述…………………………………………………………………… ２４７
７.１.１ 研究背景…………………………………………………………… ２４７
７.１.２ 研究意義…………………………………………………………… ２４８
７.２ 橋梁下部結(jié)構(gòu)損傷對移動車輛下橋梁動力響應的影響…………… ２４８
７.２.１ 支座損傷的影響…………………………………………………… ２４９
７.２.２ 橋墩損傷的影響…………………………………………………… ２５０
７.２.３ 基礎(chǔ)沖刷的影響…………………………………………………… ２５２
７.３ 基于小波包能量的結(jié)構(gòu)損傷識別理論……………………………… ２５３
７.３.１ 小波變換…………………………………………………………… ２５４
７.３.２ 小波包的基本原理…………………………………………………… ２５７
７.３.３ 小波包子空間分解…………………………………………………… ２５８
７.３.４ 小波包節(jié)點能量…………………………………………………… ２６１
７.３.５ 小波包能量方差變化率指標………………………………………… ２６２
７.３.６ 小波基函數(shù)與小波包分解層的選擇…………………………………… ２６３
７.４ 基于車輛制動與小波包分解的橋梁下部結(jié)構(gòu)損傷識別方法……… ２６４
７.５ 基于WPEVVR的損傷識別方法數(shù)值分析………………………… ２６５
７.５.１ 動力響應數(shù)據(jù)采集位置……………………………………………… ２６５
７.５.２ 支座損傷識別……………………………………………………… ２６５
７.５.３ 橋墩損傷識別……………………………………………………… ２６７
７.５.４ 基礎(chǔ)沖刷識別……………………………………………………… ２６９
７.６ 多種因素對下部結(jié)構(gòu)損傷識別的影響……………………………… ２７１
７.６.１ 橋面不平度的影響…………………………………………………… ２７２
７.６.２ 汽車制動位置的影響………………………………………………… ２７３
７.６.３ 車輛初始速度的影響………………………………………………… ２７５
７.６.４ 車重的影響………………………………………………………… ２７６
７.７ 損傷識別方法的抗噪性能分析……………………………………… ２７７
７.８ 基于損傷模式反演的基礎(chǔ)沖刷深度診斷方法……………………… ２７８
７.８.１ 多橋墩基礎(chǔ)沖刷對損傷識別指標的耦合影響………………………… ２７９
７.８.２ 基于損傷模式反演分析的基礎(chǔ)沖刷深度診斷………………………… ２８０
７.８.３ 反演分析樣本數(shù)對識別結(jié)果的影響…………………………………… ２８３
７.９ 結(jié)論…………………………………………………………………… ２８６
參考文獻……………………………………………………………………… ２８６