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车辆通过桥梁时,引起桥梁的振动。这时,桥梁结构不仅承受静力的作用,还要承受移动荷载以及桥梁和车辆的振动惯性力的作用。车辆动力作用引起桥梁上部结构的振动,桥梁振动过大可能会对桥上车辆的运行安全和稳定性产生影响:
当车辆的动力变化频率与桥跨结构自振频率相等或接近时,引起的共振可能会使车桥动力响应加剧,这些都是车桥耦合振动问题。随着近年我国经济的飞速发展,车辆运行速度大大提高,桥梁结构趋于大跨化、轻型化,车桥耦合振动问题日益突出,因此分析车桥耦合振动问题对实际工程具有现实指导意义。
如今.系统仿真、科学计算已是独立于理论研究、实验研究的一种基本的科学活动,一般不再仅仅把它看作理论研究、实验研究的辅助手段。现在人们可以采用理论研究,实验研究与系统仿真、科学计算三类基本科学活动来进行科学技术研究。
在过去的100多年里,桥梁在移动荷载作用下的车桥耦合振动问题进行了大量的研究。但是由于同时考虑移动荷载和桥梁两者质量后,系统振动微分方程为变系数的耦合方程组,给问题的求解带来了很大困难。已有的研究都是在采用不同简化模型前提下,用数值计算的方法进行求解。而且由于桥梁系统的复杂性,系统仿真模型的建立比较困难,以往极少有人对车桥耦台振动作用下的桥梁进行系统仿真。
本文在车桥耦合振动力学模型的基础上借助MATLAB/Simulik强大的系统仿真功能,建立了车桥耦合振动作用下简支梁动态响应的仿真模型,实现了车桥耦合振动作用下桥梁动态响应的系统仿真。仿真分析结果与数值求解所得结果比较表明‘在保证计算精度同时,系统仿真方法更具有快速、简单和灵活的显著特点。借此,针对简支梁桥在车辆荷载耦合作用下的振动响应问题而展开,对车桥系统的动力响应进行更实际的研究,认识车桥动力相互作用的原理和车桥系统动力响应的规律,为桥梁的工程设计提供理论依据。