汽車與橋樑耦合振動理論及工程應用


	汽車與橋樑耦合振動是影響橋樑結構性能和行車舒適性、安全性的重要因素，相關研究可為橋樑設計和運營維護提供理論和技術支撐。本書主要介紹汽車與橋樑耦合振動的研究現狀及展望，汽車與橋樑耦合振動分析理論和方法及相關計算模型的建立，橋樑車載動力性能的分析與評估，考慮隨機車流、汽車制動和曲線梁橋等特殊條件的車橋振動分析，考慮車橋振動的裝配式梁橋橫向聯繫疲勞評估，考慮腐蝕與風車聯合作用的斜拉橋拉索疲勞可靠性分析，基於車激動力回應的橋樑下部結構損傷診斷方法，以及上述研究內容在公路和城市橋樑工程中的應用實例。本書可供土木工程和交通運輸工程等領域的科研和工程技術人員參考，也可作為高等院校相關專業的研究生教材和教學參考書。



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	目錄第1章緒論1 1.1汽車與橋樑耦合振動概述1 1.2汽車與橋樑耦合振動研究現狀3 1.2.1車橋耦合振動分析理論與數值模擬研究現狀5 1.2.2車橋耦合振動應用研究9 1.3汽車與橋樑耦合振動研究展望13 參考文獻14 第2章汽車與橋樑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橋樑動力分析模型42 2.2.1橋樑分析模型42 2.2.2橋樑運動方程的建立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橋面不平度的數值模擬47 2.4汽車與橋樑耦合振動分析模型48 2.4.1車橋耦合運動方程的建立和求解48 2.4.2車橋耦合振動回應的後處理方法53 2.5車橋振動分析程式及試驗驗證53 2.5.1車橋振動分析程式簡介53 2.5.2試驗橋樑概況55 2.5.3橋樑現場動力試驗57 2.5.4車橋振動分析模型57 2.5.5程式驗證59 參考文獻61 第3章移動汽車作用下橋樑動力性能的分析與評價63 3.1橋樑車載動力性能的評價標準63 3.1.1汽車對橋樑的動力衝擊係數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橋樑動力試驗及結構性能評價71 3.3.1動力試驗71 3.3.2橋樑動力參數識別及性能評價72 3.4車橋振動分析模型驗證75 3.4.1橋樑有限元模型修正75 3.4.2車橋耦合振動分析程式的驗證76 3.5基於數值分析的橋樑車載動力性能分析與評價77 3.5.1移動車輛對橋樑的衝擊效應分析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樑動力相互作用分析方法85 4.1基於維度時變原理的隨機車流與橋樑耦合振動分析方法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分析流程與關鍵步驟處理87 4.1.5方法實現過程算例89 4.1.6工程實例分析92 4.1.7結論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結論114 4.3汽車制動激勵下橋樑動力響應分析方法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式的試驗驗證118 4.3.4汽車制動作用下橋樑下部結構動力回應特徵分析121 4.3.5結論132 參考文獻133 第5章考慮車橋振動的裝配式梁橋橫向聯繫疲勞評估135 5.1面向疲勞評估的移動汽車下橋樑動力行為分析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橫向聯繫結構疲勞熱點位置分析141 5.1.4典型重車下橫隔梁動力放大係數分析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173 5.3.2超載運營實測資料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181 5.3.5在役橋樑的疲勞壽命評估及運營管理建議183 5.3.6主要結論184 參考文獻185 第6章風車聯合作用下斜拉橋拉索疲勞可靠性分析187 6.1風車聯合作用下大跨橋樑動力回應的疊加分析方法187 6.1.1橋例概況與有限元建模188 6.1.2風車橋系統的動力分析模型192 6.1.3風車聯合作用疊加分析方法的原理和理論框架197 6.1.4風車聯合作用下結構回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運營條件下橋樑結構應力迴圈塊的計算流程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章基於車橋耦合振動的橋樑下部結構損傷識別研究247 7.1概述247 7.1.1研究背景247 7.1.2研究意義248 7.2橋樑下部結構損傷對移動車輛下橋樑動力回應的影響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基礎沖刷的影響252 7.3基於小波包能量的結構損傷識別理論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小波基函數與小波包分解層的選擇263 7.4基於車輛制動與小波包分解的橋樑下部結構損傷識別方法264 7.5基於WPEVVR的損傷識別方法數值分析265 7.5.1動力回應資料獲取位置265 7.5.2支座損傷識別265 7.5.3橋墩損傷識別267 7.5.4基礎沖刷識別269 7.6多種因素對下部結構損傷識別的影響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基於損傷模式反演的基礎沖刷深度診斷方法278 7.8.1多橋墩基礎沖刷對損傷識別指標的耦合影響279 7.8.2基於損傷模式反演分析的基礎沖刷深度診斷280 7.8.3反演分析樣本數對識別結果的影響283 7.9結論286 參考文獻286