基于板單元形函數的公路橋梁車橋耦合振動分析方法研究

摘要：為研究公路多片式梁橋的車橋耦合振動問題,提出一種基于矩形薄板形函數的車橋耦合振動分析方法.該方法以車輪與橋面接觸點為界,將車橋耦合系統分為汽車與橋梁2個子系統,分別采用虛功原理與有限元法建立各自的運動方程,并通過車輪與橋面接觸處的位移協調條件及車橋相互作用力的平衡關系相耦合,采用矩形薄板形函數實現車橋接觸點位移與橋梁節點位移的聯系以及車橋相互作用力的分配,通過迭代求解汽車和橋梁的運動方程得到其動力響應.根據分析方法的計算流程,編制了汽車-橋梁耦合系統的動力分析程序,并通過算例分析驗證其可行性.研究結果表明,使用基于矩形薄板形函數的公路橋梁車橋耦合振動分析方法得到的車橋動力響應具有較好的精度,該方法具有廣泛的適用性,可為多片式梁橋的車橋耦合振動分析提供一種新思路.