车辆-模数式伸缩缝耦合振动与冲击荷载分析

来源：中国血液净化杂志2018年第7期北京时间：

作者：丁勇, 俞丹波, 邹毓颖, 汪炳

单位：1. 宁波大学 建筑工程与环境学院, 浙江 宁波 315211;2. 招商局重庆交通科研设计院有限公司 桥梁工程结构动力学国家重点实验室, 重庆 400067

摘要：为研究导致伸缩缝及其相邻路面损坏的车轮冲击荷载，以桥梁工程中常用的模数式伸缩缝为例，提出一种车辆-桥梁-模数式伸缩缝耦合振动的分析方法。该方法通过分布式弹簧阻尼单元模拟车轮在伸缩缝上的脱空情况；采用等效悬臂或两侧支撑梁模型，考虑脱空段轮胎面的支撑作用，通过车辆-桥梁-伸缩缝耦合振动的迭代算法，实现模数式伸缩缝上的车轮动力荷载的准确模拟，并对载重汽车通过双缝模数式伸缩缝进行实例分析。研究结果表明：①由于伸缩缝结构和车轮位置的变动，很难保证车辆振动的对称性，因此需要采用三维有限元方法分析车轮冲击荷载；②伸缩缝空隙处轮胎面的支撑有助于减小车轮冲击荷载，该支撑刚度与胎面预拉应力密切相关，胎面预拉应力越大，支撑刚度越大，轮载冲击系数越小；③车辆不对称振动导致左右轮冲击系数不同，模数式伸缩缝的中梁跨中冲击系数最大；④模数式伸缩缝上的轮载冲击系数计算值可能超过中国伸缩缝设计指南规定值，该方法可用于确定模数式伸缩缝的最大容许间隙，使车轮冲击荷载小于设计值，以保障伸缩缝的安全服役。

关键词：桥梁工程,模数式桥梁伸缩缝,数值模拟,耦合振动,冲击荷载

基金资助：国家自然科学基金项目（51608282）；桥梁工程结构动力学国家重点实验室开放基金项目（201402）； 宁波市交通运输科技项目（201604）；宁波市科技服务业示范项目（2015F1008）