【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁，尤其涉及一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法系统。
技术介绍
1、随着我国公路桥梁建设飞速发展，车辆速度不断提升，车流密度日益增加，车辆荷载作用下桥梁的振动问题越来越受到人们的关注。在早期车桥耦合研究中，一般利用匀速移动常力模型、匀速移动简谐力模型、匀速滚动质量模型、匀速弹簧-质量模型进行简化分析与计算从而得到近似解答。
2、随着电子计算机技术的发展以及有限元方法的应用，人们可以建立比较真实的车辆模型与桥梁模型进行数值计算。在简支梁的车桥耦合振动研究中，大多选用多自由度单车模型计算车辆通过桥梁时的振动问题，谭国金等基于模态综合法，建立空间车-桥耦合振动模型，分析车辆、桥梁等参数对桥梁冲击系数的影响。蒋培文等将利用ansys分别建立车辆与桥梁模型，利用apdl编程语言实现耦合，分析桥梁的动力响应。
3、在实际桥梁运营中，同一时刻，往往多辆车同时在桥梁上行驶，单车荷载下桥梁的动力响应虽然能够反映桥梁的振动规律，但与实际误差较大。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中已有的单车荷载下桥梁的动力响应无法反映实际多车载荷载下桥梁的动力响应的缺点，本专利技术的主要目的在于提供一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法及系统，可以获得在多车在不同交通流状态下简支梁桥动力响应结果。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案，一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，包括以下步骤：
3、选择车辆类型并简化为平
4、获取简支梁桥的物理技术参数，通过midas建立简支梁桥模型，利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和振型以及桥梁振动方程，结合车辆运动方程和桥梁振动方程，获得多车车桥耦合振动分析模型；
5、将交通流状态评价指标输入至所述多车车桥耦合振动分析模型，获得不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析结果。
6、所述交通流状态评价指标包括择车头间距与车速，将交通流状态划分为自由流、稳定流、限制流，其中，稳定流对桥梁动力响应影响最弱，限制流对桥梁动力响应影响最强。
7、所述不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析结果为：
8、不同交通流状态下，桥梁跨中最大竖向位移随交通流状态变差，呈增加的趋势；
9、自由流状态下，车辆之间的距离大，超过桥梁长度，在同一时刻，桥梁上车辆增加，桥梁跨中竖向位移呈现周期性变化，且最大位移接近单车下的数值；
10、稳定流和限制流状态下，车辆速度降低，车辆与车辆之间的距离减小，车辆叠加动力效应增强，桥梁动力响应增强；
11、不同交通流状态中，稳定流状态对桥梁动力响应影响最小，限制流状态对桥梁动力响应影响最大。
12、所述选择车辆类型为两轴平面整车车型。
13、所述通过midas获取简支梁桥的物理技术参数，并建立简支梁桥模型，利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和振型以及桥梁振动方程，结合车辆运动方程和桥梁振动方程，获得多车车桥耦合振动分析模型，包括以下步骤：
14、通过midas获得简支梁桥的实际尺寸和结构特点，
15、根据简支梁桥的实际尺寸和结构特点建立几何模型；
16、根据简支梁桥的实际支撑情况设置边界条件，执行模态分析，提取简支梁桥的固有频率ω和振型
17、根据模态分析结果，选择对振动响应贡献大的模态作为主模态；
18、采用模态综合法对桥梁模型进行自由度缩减，保留主模态对应的自由度；确定车辆与桥梁之间的相互作用力，包括轮胎与桥面的接触力，进而获得桥梁振动方程；
19、结合车辆运动方程和桥梁振动方程，构建车桥耦合振动方程组，进而获得多车车桥耦合振动分析模型。
20、所述利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和振型包括以下步骤如下：
21、在midas中定义桥梁材料的属性，包括弹性模量、密度、泊松比，给桥梁的不同部分分配相应的截面属性；
22、根据桥梁的实际支撑情况设置边界条件，在midas中选择模态分析类型，并设置分析参数，如提取模态的数量、频率范围，运行模态分析计算，求解桥梁的固有频率ω和振型
23、所述根据车辆的动力特性，获取车辆的物理属性以及其相关部件的材质属性，并根据d’alembert原理建立多车车辆运动方程，包括以下步骤：
24、根据车辆的动力特性，将两轴整车简化为4自由度的平面车型，包括车体的沉浮、点头以及前后两轮的浮沉；
25、根据d’alembert原理建立多车两轴平面车型运动方程，表示为矩阵形式为：
26、
27、式中[mv]、[cv]、[kv]分别为多车车辆的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵；{fv}为车辆整体外力向量；{zv}为车辆各自由度的位移矩阵。
28、一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法的系统，包括：
29、车辆运动分析模块，用于选择车辆类型并简化为平面车型，获取车辆的部件物理属性参数，结合车辆的动力特性，并基于d’alembert原理建立多车车辆运动方程；
30、分析模型构建模块，用于获取简支梁桥的物理技术参数，并通过midas建立简支梁桥模型，利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和振型以及桥梁振动方程，结合车辆运动方程和桥梁振动方程，获得多车车桥耦合振动分析模型；
31、动力响应分析模块，用于将交通流状态评价指标输入至所述多车车桥耦合振动分析模型，获得不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析结果。
32、与现有技术相比较，本专利技术的有益效果为：
33、1.针对多车车桥耦合下自由度数目较多的情况，利用模态综合法可以选取少量模态，以较小的计算代价获得较高的车辆和桥梁动力响应，具有较广泛的应用价值；
34、2.在实际的桥梁运营中，车辆多以车流的形式通过桥梁，单车荷载下桥梁的动力响应研究往往忽视车辆之间的影响，具有局限性。但是交通流涉及参数较多且复杂，直接模拟交通流的状态，虽然精确度提高但大大增加了计算难度和规模。通过微观参量车头间距与宏观交通流三参数的密切联系，结合道路服务水平，以车头间距和车速作为重要参数，简化不同交通流状态的模拟，能够在保证一定精度的情况下，提高计算效率。
35、3.能够从车头间距的角度，分析车辆在桥梁上不同排列对桥梁动力响应的影响，为无人驾驶、智慧公路等发展提供参考。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述交通流状态评价指标包括择车头间距与车速，将交通流状态划分为自由流、稳定流、限制流。
3.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析结果为：
4.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述选择车辆类型为两轴平面整车车型；所述车辆的动力特性包括车体的沉浮和点头，前后两轮的浮沉。
5.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述获取简支梁桥的物理技术参数，通过Midas建立简支梁桥模型，利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和振型以及桥梁振动方程，结合车辆运动方程和桥梁振动方程，获得多车车桥耦合振动分析模型，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述利用模态分析获得简支梁桥的固有频率ω和
7.如权利要求4所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述选择车辆类型并简化为平面车型，获取车辆的部件物理属性参数，结合车辆的动力特性，并基于d’Alembert原理建立多车车辆运动方程，包括以下步骤：
8.一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法的系统，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述交通流状态评价指标包括择车头间距与车速，将交通流状态划分为自由流、稳定流、限制流。
3.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析结果为：
4.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述选择车辆类型为两轴平面整车车型；所述车辆的动力特性包括车体的沉浮和点头，前后两轮的浮沉。
5.如权利要求1所述的不同交通流状态下简支梁桥动力响应分析方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李路遥，董姣姣，刘佩，孙梦丽，袁甜，
申请(专利权)人：黄河交通学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。