车辆速度对冲击系数的影响.pdf
《车辆速度对冲击系数的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《车辆速度对冲击系数的影响.pdf(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 , 一 lI 。 5 2 东北公路 车辆速度对冲击系数的影响 吴冲堡 曼 、 2 ( 东北林业大学) ( 哈尔滨市政设计研究院) 摘要本文基于 等速移动集 中荷载 与简支粱动 力系数 的理论分析 和实测冲击 系数与车速 关系的统计分析 , 认 为 简支 粱桥 的车 辆荷载冲 击 系数与车速近似成正 比 当车速较高时实剩冲击系敷要大于规程规定值, 建议应对冲击系数进行车速 虹。 关 键 词苎 逖,圭 载萄 索 岳 1 前言 车辆过桥时 ,由于车辆各旋转部分 的偏 心、路面凹凸、车轮着地位置的不断 变化和 桥梁的弹性等 , 车辆和桥梁都要产生振动。 使 桥梁 产生的最 大内力 比车辆静止作用 于
2、桥 上 产生的内力大。通 常把它称为车辆荷载的动 力效应 。 在 桥梁设计时用汽车 冲击 力来表示 , 即不考虑动力作用的汽车荷载( 规程规 定的 设 计汽车荷载)乘以冲击系数 。冲击系数受 到车辆、桥梁的动 力特性 、 车辆 的行走速度 、 路面凹凸等许多因素的影响 。由此可见 ,它 是车辆荷载对桥梁动力作用的综 合评价 。 目前 ,我国公路 桥梁的冲击系数 主要是 以桥梁的动载实验结果为依据 ,根据不同的 桥梁 类型分析 整理 出仅和桥 梁跨 径 ( 或加 载 长度 )有 关的函数 但实验 结果表明 :冲击 一c : 等 靠 ( ) =s i n 罕 ( 2 ) 注 :1 9 9 3年 3
3、月 5曰收 到 系数除和 跨径 有关 外 ,车辆的行 走速度和路 面凹 凸对 冲击 系数 影响很大 。若干桥梁的 动 载 实验 结果 表 明:当行车速度 大 于 1 5 k m h 时 , 实验结 果要大 于规程规定之值 。 可见, 规 程规定 的冲击 系数仗适用 于行 车速 度不太高 的情形 。对位于高速行驶道路上 的桥梁 ,似 乎 有必要进 一步考虑行车 速度 对冲击系数的 影响 2 等 逮移 动集 中荷载 与简支 粱动 力系 数 的 关系 设集 中荷载为 P、 移动速度 为 V、 简支粱 跨径 为 I 、抗弯刚度 为 E I 、单位 长度质量 为 m、计算 简图如图 1 所示 。 由简支
4、梁的 自由振动解析可得梁 的固有 频率 和 固有振 型 ( x )为; 国 一1 褂 9 第 4期 东北公路 5 3 由振 型迭 加法可得 梁的挠度 y ( x 、t )为 : Y c x, t ) 一g ( 咖l ( ) 一g 。 ( f ) s i n 罕 ( 3 ) 一 i 一i 其中 : ( x )为第 n阶 固有振型 函数 ,对于 筒支 梁 , ( x ) 一 罕 ( x )为对应于 ( x )的广义坐标 ,可 由梁的振动微分方程求得 :用 L a g r a n g e运动 方 程可导 出梁 的振 动微分方程 ,即 : 梁的 动能 k可写成 : 吉 c 警 一 f c 一 吉 壹
5、m qO (x ) J lm 一 1 。 。 ( n m ) 由振 型函数 的正交性 : ( z ) ( z ) z一 。与 圳z f l m “ n 孚如 有 : K一百 1 宝 ( 1 ) 梁的应变能 U 可写成 : u 一 吉 蹦 Oy z -r 一 号 E 壹 c z : 妻宝 ( ) q ( ) E I 碱 ( ) ( )d z _ 一 1 ( n m ) 同 理 : f o 。 J E 1 2 E I ( 7lilt ) 一 u 一 号 丢 蹦 壹 L a g r a n g e函数L=K-U 不考虑梁 的阻 尼时,L a g r a n g e运动方 程为 : 差 c 一 羞=
6、( n 一1、 2 ) ( 3 ) 5 4 东北公路 1 9 9 3年 其 中 ( t )为 对 应 于 q n( t )的 广 义 力 ,对 于 集 中 荷 载 P作 用 于 x =a =v t位 置 时 ,广 义 力 为 : Q = 0 ) P Ps i n 一 ps i Tn o t ( 4 ) 把式( 1 ) 、( 2 ) 、( 4 ) 代入式( 3 ) ,则 有 : ; ( ) +扣J ( 竽 ) z ( ) 一 P ! ( 一1 、 2 ) 把 =E J ( 竿) 。 代入上式有 ) + 口 ( 2 P 字 ( 5 ) 设 : 一 为广义 力的强振频率 式( 5 ) 在 O 初始条
7、件 下的解为 : 箍 一 鲁 (6 j 一 设 则 :式( 6 ) 可表示为 : ( 4) ( z )= 口 ( ) 跨 中 x =l 2处的挠度 : y 一D ( i n 等= ) z + ( t ) ( 一1 ) ( 5 ) n l _ 一 O 式 ( 5 )中,当 D ( t )一l时 ,正 好是 梁跨 中的静挠度 。 把式 ( 1 )代入式( 4 ) ,则有 : 一n n a EI 由式 ( 6 )可知 :只须取 一项跨 中挠度就足够精确 ,即 : Y a z =r c E I 以 z 一 ) =蛳 D o) = 一_ 硒 刖 1 一 枷 l ”=蛳抽 一 ” 其 中: , 一 1 3
8、 为 梁 的 跨中 静 挠 度l O p 、 一 一 f ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 第 4期 东北公路 梁的动力 系数 : 。 一 舞一 m 毒 峄一 式 ( 9 )就是等速移动集 中荷载与简支梁动力系数的关 系 。假设梁的 固有频率 : m一 = 2 f ( 1 0 ) 代八式 ( 9 )则有 : 、 D: ” ) 1 l 一 ( ) 。 印 “ f n 由式 ( 1 1 )求得的 DV关 系曲线如 图 2所示 国 z Dv关 系 曲线 由图 2( a )可知 : 动 力系数与速度 曲线 , 在 6 o 、 8 5 、1 4 0 、5 5 0 k m h处 出现 峰值 , 但 当
9、速度 大于 5 5 0 k m h时动力系数不再增大 , 该 速度叫做 临界速度 。 对于公 路桥 梁 ,实 际行 车 速 度 一 般 在 l O O k m h以下 ,不会 高于临界速度 。为清 楚 起见 , 把时速小于 l O O k m 的 DV关系 曲线 绘于图 2 ( b ) 。 由图 2( b )可知 t实速在 6 o k m 以下时 , 动 力 系 数 与 速 度 大 致 成 线 性 关 系 ,6 0一 l O O k m h间的各 峰值 也 大 致在 该 直线 的 延 长线上 。所以可以认为简支梁在等速移动集 中荷载作 用下 ,速度小于 l O O k m h时 ,动力 系数与
10、速度近似 成线性 关系 。 3 实测冲击系数与车速 的关 系 由车辆 以不同速 度通过桥梁时 的振 动记 录 曲线 ,可 以绘 出冲击 系数 与车速 v的关 系曲线 其 中冲击系数 可以由下式算得: 二 ( 1 2 ) 式 中: Y a : 振动记 录 曲线的最大动挠度 ( 应 变 ) :相 同荷载作用 下梁的最大静 挠度 ( 应变 ) 图 3是跨 径 2 5 m 钢 筋混 凝 土 简支 梁 桥 5 6 东北公路 1 9 9 3年 在汽车列车车辆作用下的实测关系 曲线 。 囤 3 实测 v关系 曲线 假设 : 一v关系为直线关系 I t = a v+ b ( 1 3 ) 1 O0 8 O 60
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 车辆 速度 冲击 系数 影响
链接地址:https://www.31doc.com/p-3804302.html