不等支承刚度条件下桥梁-车辆动力耦合解析理论及应用

来源：中国血液净化杂志2023年第3期北京时间：

作者：王志鲁, 杨永斌, 姚华, 李智

单位：1. 国家山区公路工程技术研究中心, 重庆 400067;2. 重庆大学 土木工程学院, 重庆 400045"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52008057); Fellowship of China Postdoctoral Science Foundation (2021M693738); Fund of National Engineering and Research Center for Mountainous Highways (GSGZJ-2020-03)

摘要：由于支座、桥墩地基等的作用，桥梁端部实际受弹性支承约束，且因施工误差、材料老化等影响，两端支承刚度常常不等。为揭示支承、梁体、车辆之间的耦合关系及不等支承条件的影响，建立了不等支承刚度条件下桥梁-车辆动力耦合解析理论。首先，基于振型叠加法推导了考虑不等支承刚度约束的桥梁、车辆动力响应闭合解，解析了弹性支承条件对车-桥系统响应的时频影响关系；其次，建立了弹性支承条件下车-桥耦合有限元模型，验证了解析理论的准确性；然后，研究了弹性支承刚度及左、右不等程度对车-桥系统响应的放大效应；最后，探索了基于车辆响应的桥梁频率及支承刚度状态的间接测量方法。研究结果表明：①支承刚度衰减使桥梁频率降低，响应幅值增大，且频率阶次越高影响越显著；②车-桥系统响应幅值与车辆起始运行位置的桥端支承刚度成反比，从刚度弱侧支承端出发的车辆响应被显著放大，即“弱侧放大”现象；③车体响应中包含桥梁频率，且呈现左右对称分叉特征，证实了利用车体加速度响应识别弹性支承梁频率的可行性；④利用车辆正反双向行驶加速度响应的“弱侧放大”现象，可判别桥梁支承的弱刚度端，同时增强桥梁频率的辨识，且对路面平整度、结构阻尼、噪声、伴随车等实测干扰因素具有较高的鲁棒性。

关键词：桥梁工程,弹性支承,理论闭合解,车-桥耦合,间接测量

基金资助：国家自然科学基金项目（52008057）；中国博士后科学基金项目（2021M693738）；国家山区公路工程技术研究中心开放基金项目（GSGZJ-2020-03）